Bakteriocydyny

Bakteriobójcze działanie hemolimfy owadów jest obserwowane najczęściej. Czynnik bakteriobójczy zawarty w hemolimfie larw Galleria mellonella nie wykazuje specyficzności działania, jest ciepłoopomy i nie ulega inaktywacji pod wpływem trypsyny. Poziom substancji bakteriocydnej wyraźnie wzrasta w hemolimfie owadów uodpornionych. Melanizacja. Melaniny stanowią ważną grupę barwników, które powstają głównie na drodze utleniania i polimeryzacji związków fenolowych (tyrozyna, DOPA), pod wpływem oksydaz fenolowych zawartych w hemocytach. W przypadku inwazji pasożytniczych, po wniknięciu pasożyta do hemocelu lub tkanek, dochodzi niejednokrotnie do odkładania melaniny w okolicy naturalnych otworów ciała pasożyta lub na całej jego powierzchni. Odkładanie melaniny uszkadza pasożyty. Melanizacja jest procesem wtórnym. Pojawia się ona zawsze po wystąpieniu odczynu hemocytarnego. Melanina odłożona w ścianie otoczek lub guzków stanowi nieprzepuszczalną barierę, która hamuje wymianę gazową i wydalanie do hemolimfy produktów przemiany materii zarazków. Wielu badaczy przypisuje dużą rolę niektórym produktom pośrednim metabolizmu tyrozyny, głównie chinonom, w inaktywacji różnych układów enzymatycznych zarazków. Przypuszcza się również, że w trakcie rozpadu hemocytów zaadsorbowanych na powierzchni hemocytów, uwalniają się substancje pobudzające syntezę melaniny na powierzchni pasożytów. Zdolność wytwarzania melaniny wykazują enocyty oraz komórki hemolimfy z ziarnistościami w cytoplazmie.

Odporność humoralna

W płynach i tkankach owadów, podobnie jak u kręgowców, występują substancje o działaniu przeciwbakteryjnym. Należy do nich lizozym, substancje hemaglutynujące i bakteriocydyny. Ważną rolę w mechanizmach odporności naturalnej odgrywa melanizacja hemolimfy i odkładanie melaniny. W hemolimfle owadów nie stwierdzono dopełniacza, opsonin i przeciwciał naturalnych. Pomimo że płyny ciała owadów nie są odpowiednikami krwi kręgowców i nie mają substancji białkowych będących odpowiednikiem immunoglobulin ssaków, to jednak niektóre czynniki humoralne, występujące w hemolimfie zdrowych owadów, jak również indukowane w sposób sztuczny, pełnią analogiczną funkcję do przeciwciał ssaków. Lizozym. Jest on ciepłochwiejną substancją białkową, która występuje w hemolimfie i wydzielinach zdrowych owadów. Powoduje on rozpuszczenie „in vitro” bakterii, zwłaszcza Gram dodatnich, poprzez rozkład wiązań między kwasem N-acetylomuraminowym i N-acetylo-glukozaminą w mukopeptydach ściany komórkowej bakteryjnej. Mohring iMessmer uważają, że u owadów całą odporność naturalną warunkuje lizozym. Jego poziom w hemolimfie larw pszczoły wynosi 5, OH 0,0 /im/ml; poczwarek i imago 5,0-25,0 figi ml. Lizozym bierze również udział w odporności nabytej. Poziom lizozymu wzrasta w hemolimfie po szczepieniach, jak również po wprowadzeniu do hemolimfy niektórych substancji o niespecyficznym działaniu; obniża się po głodzeniu i obniżeniu temperatury ciała. Substancje hemoglutynujące. Stwierdzono je dotychczas w hemolimfie Periplaneta americana i u larw bielinka kapustnika. Nie przeprowadzono badań nad ich występowaniem w hemolimfie czerwia i pszczół. Hemaglutyniny wyizolowane dotychczas należą do ciepłochwiej- nych białek typu euglobulin.

Odporność sekrecyjna kolonijna

Odporność sekrecyjna jest związana z występowaniem w mleczku pszczelim, miodzie i kicie substancji o działaniu bakteriostatycznym i bakteriobójczym. We frakcji lipidowej mleczka występuje kwas 10-hydroksy-A2-decenowy, który działa silnie bakteriobójczo i hamuje kiełkowanie endospor Bac larvae. Ilość tego kwasu w mleczku robotnic zdrowych rodzin jest niewielka, wzrasta.bardzo znacznie wraz z postępem choroby w rodzinie. Duże ilości tego kwasu występują w mleczku pszczół ras odpornych na zgnilec złośliwy. Kit pszczeli zawiera terpiny o działaniu fungistatycznym oraz bakteriobójczym na bakterie Gram dodatnie i prątki kwasooporne. Natomiast antybakteryjne działanie miodu wiąże się z dużym stężeniem cukrów oraz wytwarzaniem nadtlenku wodom. Odporność kolonijna rodziny jest uwarunkowana behawiorem pszczół, tj. szczególną dbałością o czerw, szybkim wykrywaniem i usuwaniem z rodziny martwego czerwia, dokładnym oczyszczaniem plastrów, zwłaszcza przez pszczoły z ras odpornych na zgnilec złośliwy. Pszczoły z ras wrażliwych na tę chorobę oczyszczają plastry znacznie wolniej, wskutek czego stają się one źródłem zakażenia dla zdrowego czerwia. Zachowanie się pszczół w stosunku do czerwia chorego na zgnilec złośliwy jest uwarunkowane genetycznie.

Segregacja i tworzenie skrzepów

Segregacja. Polega ona na fagocytowaniu cząsteczek ciał obcych przez komórki osiadłe (komórki perikardialne i komórki ciała tłuszczowego) oraz na wychwytywaniu z hemolimfy niektórych substancji toksycznych. Substancje te są przechowywane w komórkach przez pewien czas, niekiedy przez całe życie owada. W segregacji substancji toksycznych w niektórych przypadkach są zaangażowane komórki cewek wydalniczych. Tworzenie skrzepów. Bardzo ważną rolę w odporności odgrywa tworzenie skrzepów (koagulacja) w miejscach uszkodzenia ciągłości tkanek. Zapobiega ono utracie hemolimfy i likwiduje wrota zakażenia, jakimi są rany. Istotną rolę w tym procesie odgrywają hialinocyty, które po biernym przeniesieniu przez hemolimfę w miejsce zranienia, wytwarzają wypustki cytoplazmatyczne. Za pośrednictwem tych wypustek łączą się one z sobą tworząc siateczkę, na której osadzają się komórki krwi. Niektórzy badacze uważają, że w procesie koagulacji biorą udział specjalna komórki, tzw. koagulocyty.

Tworzenie guzków

Jest ono wynikiem połączenia dwóch procesów — fagocytozy i agregacji. Ten mechanizm obronny jest uruchamiany w przypadku nagromadzenia w hemocelu złogów bakterii lub innych ciał obcych. Hemocyty wypełnione sfagocytowanymi cząsteczkami infiltrują i otaczają złogi obcego materiału. Następnie przyłączają się do nich komórki krwi wolne od sfagocytowanych cząsteczek. W następstwie nagromadzenia komórek powstają skupiska złożone z cząsteczek ciał obcych, znekrotyzowanych fagocytów otoczone kilkuwarstwową otoczką, złożoną z żywych komórek hemolimfy. Często guzki ulegają melanizacji. Wytwarzanie guzków umożliwia zwalczanie zakażeń wywołanych przez zarazki o różnej wielkości, od wirusów poprzez bakterie do dużych wielokomórkowych pasożytów.

Aglomeracja i inkapsulacja

Aglomeracja. Oprócz prostego pochłaniania ciał obcych z hemolimfy przez fagocytujące komórki, u owadów ma miejsce aglomeracja hemocytów wokół ciał obcych, które ze względu na swoje rozmiary nie mogą być sfagocytowane przez pojedyncze hemocyty. Ten typ reakcji występuje często w przypadku konglomeratów strzępek i zarodników grzybów, pasożytów i skupisk bakterii. W ciągu 24 godzin po otoczeniu ciała obcego przez aglomerujące komórki, odkłada się w nich melanina i powstaje guzek. W guzku pojawiają się komórki olbrzymie, trawiące obce substancje. Inkapsulacja. Pojedyncze ciała obce (pasożyty, jaja pasożytów) mogą być inkapsulowane, tj. ulegać częściowemu lub całkowitemu otoczeniu otoczką z hemotyców. Inkapsulacja przebiega w trzech stadiach. W pierwszym stadium powstaje otoczka komórkowa ściśle przylegająca do powierzchni ciała obcego, w drugim stadium odkłada się w otoczce melanina, w trzecim stadium powstaje otoczka zewnętrzna. Ścisłe przyleganie hemocytów do powierzchni ciała obcego ułatwiają kwaśne mukopolisacharydy wydzielane przez hemocyty. Niektóre komórki otoczki wewnętrznej zachowują kształt kulisty, pozostałe są silnie spłaszczone. Z reguły na zewnątrz otoczki komórkowej powstaje sztywna otoczka zewnętrzna zbudowana z kilku warstw komórek. Inkapsulacja zaczyna się po 24 godzinach od wniknięcia ciała obcego do hemolimfy i trwa około 48 godzin. Inkapsulacja prowadzi do unieruchomienia, zahamowania rozwoju lub śmierci inkapsulowanych zarazków.

Odporność komórkowa

W odporności naturalnej owadów szczególnie dużą rolę odgrywają odczyny komórkowe. Do odczynów tych należą: fagocytoza, aglomeracja, inkapsulacja, tworzenie guzków, segregacja (fagocytoza przez komórki osiadłe) oraz tworzenie skrzepów. Fagocytoza. Fagocytoza polega na wychwytywaniu cząsteczek ciał obcych przez komórki o właściwościach żernych. U pszczół zdolność do fagocytozy mają zarówno komórki hemo- limfy, jak i komórki osiadłe, które tworzą zgrupowania w określonych miejscach ciała (komórki perikardialne, komórki ciała tłuszczowego). Obserwacje procesu fagocytozy w mikroskopie elektronowym wykazały, że u owadów proces ten może przebiegać na drodze: pinocytozy, tj. przez pochłanianie przez komórki fagocytujące płynu zawierającego drobne cząsteczki ciał obcych, tworzenia pseudopodiów z następowym wytwarzaniem w cytoplazmie komórki fagocytującej wakuoli o średnicy 1,0H,5 pm wypełnionej hemolimfą i sfagocytowanym materiałem, bezpośredniego kontaktu ciała obcego z błoną plazmatyczną fagocyta z następnym jego wchłonięciem do komórki bez tworzenia wakuoli wokół fagocytowanych cząsteczek. Dotychczas nie wiadomo, czy do kontaktu komórki fagocytującej z materiałem fagocytowanym dochodzi przypadkowo, czy przy współudziale chemotakcji. Nie wykazano przy tym w sposób dobrze udokumentowany udziału opsonin w procesie fagocytozy u owadów. Po wniknięciu ciał obcych do hemocelu zachodzą ilościowe i jakościowe zmiany w elementach komórkowych hemolimfy. Polegają one z reguły, szczególnie w początkowym okresie zakażenia, na zwiększeniu liczby plazmatocytów, tj. komórek najaktywniej fagocytujących. W dalszych etapach odczynu fagocytarnego może występować spadek liczby hemocytów. Wyraźne obniżenie hemocytów występuje w zakażeniach riketsjami i wirusami w następstwie bezpośredniego uszkadzającego działania tych zarazków na elementy komórkowe hemolimfy. Charakter odczynu komórkowego zależy przede wszystkim od właściwości i liczby cząsteczek ciał obcych oraz od rodzaju hemocytów biorących udział w odczynie komórkowym. Najwyższą zdolność fagocytarną wykazują leukocyty (plazmatocyty), tj. duże pleomorficzne komórki o średnicy 3,0-7,0 pm, o niewielkim ziarnistym jądrze, obfitej cytoplazmie słabo barwiącej się obojętnochłonnie lub zasadochłonnie. Mają one kształt owalny lub okrągły. Słabszymi zdolnościami fagocytarnymi cechują się prohemocyty. Są to drobne, okrągłe komórki o małej zawartości silnie bazofilnej cytoplazmy. Fagocytozie ulegają z łatwością cząsteczki tuszu i lateksu, otoczki wirusów, formy wegetatywne i endospory drobnoustrojów, strzępki i zarodniki grzybów, komórki drożdżaków, stadia wegetatywne i przetrwalnikowe pierwotniaków. Fagocytoza rozpoczyna się po upływie 4 godzin od przedostania się cząsteczek obcej substancji do hemocelu i osiąga maksymalne natężenie po 12 godzinach. Często już po 24 godz proces ten ulega zakończeniu. Fagocytoza stanowi efektywny mechanizm obronny jedynie wtedy, gdy sfagocytowane cząsteczki zostaną zniszczone lub odłożone w agregatach komórkowych. Najczęściej sfagocytowane bakterie zostają zabite bezpośrednio w cytoplazmie lub w wakuolach tworzących się wokół pochłoniętych mikroorganizmów. Niekiedy zarazki przeżywają w fagocytach, a nawet namnażają się w nich. W procesie fagocytozy mogą zmieniać się nie tylko sfagocytowane substancje, ale również fagocytujące komórki. Obserwowano zwyrodnienie plazmatocytów po wchłonięciu dużych ilości cząsteczek węgla lub strzępek grzybni. Niszczeniu fagocytów przez wchłonięte zarazki przypisuje się również obniżenie ogólnej liczby hemocytów w procesie zakażenia niektórymi drobnoustrojami. Często fagocyty, zawierające w protoplazmie sfagocytowane cząsteczki, tworzą konglomeraty o koncentrycznej budowie warstwowej. Małe konglomeraty pływają wolno w hemolimfie, większe osadzają się na powierzchni narządów wewnętrznych.

Przewód pokarmowy i układ oddechowy

Działanie ochronne w przewodzie pokarmowym wywiera nabłonek wyścielający jelito środkowe, nieprzepuszczalna warstwa schitynizowanej kutikuli, pokrywająca nabłonek jelita przedniego i tylnego, błony perytroficzne w jelicie środkowym, zmiany kwasowości i potencjału oksydo-redukcyjnego różnych odcinków przewodu pokarmowego, wytwarzanie dużych ilości śluzy przez komórki nabłonka jelita środkowego, enzymy trawienne oraz obecność specyficznej flory bakteryjnej o działaniu antagonistycznym. Cienkie, bezstrukturalne, kilkuwarstwowe błony perytroficzne otaczają ze wszystkich stron masy pokarmu w jelicie środkowym. U czerwia są one systematycznie odnawiane dwanaście razy na dobę. Błony trawienne zapobiegają zranieniu ścian jelita przez twarde części pokarmu, a także uszkodzeniom przez mikroorganizmy znajdujące się w pokarmię. Domieszka spadzi do pożywienia pszczół wpływa uszkadzająco na błony trawienne. Działanie ochronne błon trawiennych uwidacznia się najwyraźniej w patogenezie nozematozy. Zarażenie pierwotne komórek nabłonka jelita środkowego przez Nosema apis rozpoczyna się od części końcowej jelita środkowego, tj. w miejscu, gdzie błony perytroficzne są odcinane przez zwieracz. Ważną rolę w odporności odgrywa okresowe złuszczenie prawie całej warstwy nabłonka jelita środkowego z wyjątkiem krypt regeneracyjnych. Z komórek tych krypt powstaje szybko nowy nabłonek. Działanie przeciwbakteryjne w przewodzie pokarmowym wywierają ponadto zmiany odczynu soku trawiennego oraz enzymy trawienne (proteazy, lipazy i karbohydrazy). Drobnoustroje występujące w przewodzie pokarmowym pszczół i czerwia, szczególnie Lactobacterium constellatus i Pseudobacterium rigidus apis wytwarzają substancje działające fungistatycznie na A. niger, A. fumigatus, T. lignorum i Mucor. Wytwarzana przez Str. faecalis beta-N-acetylmuramid-glukanhydrolaza hamuje namnażanie Bac. subtilis, Bac, cereus, Micro- coccus i Sarcirn. Te wszystkie czynniki chronią środowisko wewnętrzne owada przed zakażeniem, hamują namnażanie form wegetatywnych i niejednokrotnie uniemożliwiają kiełkowanie endospor laseczek chorobotwórczych. Niekiedy brak pewnych substancji w pożywieniu chroni pszczoły prżed zakażeniem. Wykazano, że świeżo wygryzione pszczoły pozbawione białka w pokarmie nie są podatne na zarażenie N, opis. Wzrost odporności czerwia na zgnilec złośliwy jest związany m.in, ze wzrostem stężenia cukrów redukujących w jelicie środkowym, zmianami potencjału oksydo-redukcyjne- go treści pokarmowej oraz różnicami w pożywieniu, jakie otrzymuje czerw z linii wrażliwych i odpornych na zgnilec złośliwy. Układ oddechowy. Swoista anatomiczna budowa tchawek i otoczenie przetchlinek włoskami, które ulegają chitynizacji, chroni przed zakażeniem. Stwardniałe, schitynizowane włoski otaczające przetchlinki pierwszej pary w sposób mechaniczny uniemożliwiają wnikanie do tchawek A. wood.

Okrywa ciała

Chroni ona ciało owada przed zakażeniem dzięki specyficznej budowie anatomicznej oraz obecności substancji o działaniu przeciwbakteryjnym i przeciwgrzybiczym. Ciało owada pokrywa jednowarstwowy oskórek (hypodermis), którego komórki wytwarzają zewnętrzną warstwę oskórka martwego (kutikula). Stwardniała kutikula o trój warstwowej budowie, impregnowana chityną i substancjami tłuszczowymi, chroni ciało owada bezpośrednio przed wpływem czynników zewnętrznych. Chityna (substancja polisacharydowa) jest odporna na działanie wielu enzymów bakteryjnych. Jedynie drobnoustroje (Bac. chitinororus) i grzyby wytwarzające chitynazę mają zdolność przenikania przez schitynizowany oskórek. W okrywie ciała występują ponadto nienasycone kwasy tłuszczowe (kwas karowy, karylowy, kapronowy) o silnych właściwościach bakteriobójczych i grzybobójczych.

Odporność naturalna

Odporność naturalna (fizjologiczna) zależy od właściwości fizjologicznych organizmu czerwia i pszczół, nie wykazuje cech swoistości i ujawnia się przy pierwszym zetknięciu owada z zarazkami Jest ona uwarunkowana genetycznie oraz wpływem warunków środowiska, w jakim bytują pszczoły. Odporność naturalna zależy od rasy, wieku i stadium rozwojowego owada. Istnieją rasy pszczół odporne na zgnilec złośliwy. Tylko czerw choruje na zgnilec złośliwy, kiślicę, chorobę woreczkową i grzybicę otorbielakową. Odwrotne zjawisko obserwuje się w chorobie zarodnikowcowej i roztoczowej, na które chorują jedynie pszczoły. Odporność naturalna jest odpornością względną, ponieważ może zostać przełamana przy zakażeniu dużą dawką wysoce zjadliwych zarazków lub po wniknięciu zarazków przez inne wrota zakażenia niż w przypadku zakażeń naturalnych. Odporność związana z wiekiem pszczół występuje w chorobie zarodnikowcowej i roztoczowej. Pszczoły w wieku ponad 10 dni są odporne na zarażenie tchawek Acarapis woodi, a na chorobę zarodnikowcową chorują z reguły pszczoły starsze. Wśród mechanizmów odporności naturalnej bardzo ważną rolę spełniają bariery chroniące ustrój owada przed zakażeniem. Do nich należą: specyficzna budowa i właściwości okrywy ciała, przewodu pokarmowego i układu oddechowego, mechanizmy hamowania zakażeń w przewodzie pokarmowym i hemocelu, odczyn hemocytarny, występowanie niespecyficznych substancji o działaniu antybakteryjnym, przeciwgrzybiczym i przeciwpasożytniczym w płynach, tkankach i wydzielinach zdrowych owadów.