Сотрудники Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского ДВО РАН установили, что внутри тканей немертин, содержащих тетродотоксин, широко известный как яд рыбы фугу, обитают токсичные бактерии. Ранее высказанная гипотеза о бактериальном происхождении токсина у немертин получила весомое подтверждение, что, в свою очередь, имеет важнейшее значение для понимания механизмов его накопления у других животных. Результаты исследования опубликованы в международном журнале Toxins.
Тетродотоксин (ТТХ) представляет собой низкомолекулярный гуанидиновый нейротоксин. Известно, что он может накапливаться в чрезвычайно высоких концентрациях в некоторых животных, включая, например, рыб-фугу, синекольчатых осьминогов, плоских червей и немертин. Однако на сегодня остаётся неясным, как именно эти животные накапливают высокие концентрации токсина: синтезируют ли они его сами, получают из пищи, или всё же за счёт синтеза токсина симбиотическими бактериями, ранее предположенными для некоторых видов животных.
Немертины Cephalothrix mokievskii, собранные 15 августа 2024 года в заливе Анива (Охотское море). Белые стрелки указывают голову. Чёрные стрелки указывают яйцеклетки. (а) Самка. (б) Самец
Объектами исследования стали обитатели дальневосточных морей России: токсичные немертины видов Cephalothrix cf. simula, Cephalothrix mokievskii и нетоксичный вид Cephalothrix filiformis sensu Iwata (1954). Используя методы конфокальной лазерной сканирующей микроскопии в сочетании с электронной иммуноцитохимией и ультраструктурным анализом, авторы исследования впервые для токсичных животных показали, что внутри клеток кишечника токсичных немертин обоих изученных видов обитают симбиотические бактерии, которые могут быть ответственны за синтез ТТХ, благодаря чему животное-хозяин может накапливать его в больших количествах для собственных целей. В то же время таких эндосимбионтов нет у исследованного нетоксичного вида. Бактерии, положительные на ТТХ, обитают внутри специализированных клеточных структур энтероцитов кишечника, которые авторы именуют симбиосомами.
Известно, что симбиотические бактерии у различных животных могут обеспечивать организм хозяина питательными веществами или перерабатывать отходы жизнедеятельности, в частности, азотистые соединения, а также вырабатывать факторы роста. Весьма вероятно, что в случае с токсичными немертинами именно симбиоз с бактериями и приводит к активной продукции токсина у этих червей. Полученные данные показывают, что свободноживущие морские немертины, обитающие в песке, гальке или ризоидах водорослей в прибрежье, могут представлять ключевое звено в передаче ТТХ по пищевым цепям на более высокие трофические уровни, в том числе хищникам, таким как рыбы-фугу. Аналогичные симбиотические взаимодействия могут быть присущи и другим животным, содержащим ТТХ.
Кишечный эпителий немертины комплекса видов Cephalothrix simula. Микрофотографии, полученные методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Препараты маркированы антителами против тетродотоксина (TTX) и α-тубулина. (а) Панорамный вид фрагмента кишечного эпителия. (а1) Ядра (ДАПИ) и реснички клеток кишечного эпителия (α-тубулин). (б) ТТХ-позитивные бактерии внутри клеток кишечного эпителия. (стрелки). (б1) Нуклеоиды ТТХ-позитивных бактерий (стрелки)
Дальнейшие исследования научной группы лаборатории фармакологии ННЦМБ ДВО РАН будут направлены на выделение, генетическую идентификацию и культивирование эндосимбиотических бактерий, обнаруженных в ходе этого исследования, а также на изучение механизмов взаимодействия бактерий и немертин. Так как тетродотоксин может быть перспективным анестетиком и обезболивающим средством для лечения различных видов боли, полученные данные могут быть использованы при вводе токсина в биомедицинскую практику.
Источник: пресс-служба ННЦМБ ДВО РАН.