Vrozená imunita ptáků

Bc. Lucie Prokopová

Master's thesis

Innate immunity of birds

Abstract:

Imunitní systém ptáků jakožto jeden ze základních homeostatických mechanismů organismu zahrnuje stejně jako u ostatních obratlovců evolučně starší imunitu nespecifickou a získanou imunitu specifickou. Tématem této diplomové práce je imunita nespecifická, jejíž buněčné a humorální mechanismy jsou formou rešerše zpracovány v úvodních kapitolách. Pozornost však byla zaměřena také na roli imunitního systému v rámci reprodukce a spojitost jeho účinnosti s kvalitou signální ornamentace. Druhá polovina práce, zabývající se výzkumem, se týká zejména procesu fagocytózy a s ním spojeným respiračním vzplanutím. Stanovení aktivity tohoto oxidačního mechanismu je založeno na měření chemiluminiscence, která doprovází reakci jeho biologicky aktivních kyslíkových produktů s příslušným luminoforem. Ptačí heterofily však díky absenci myeloperoxidázy upřednostňují mechanismy neoxidační a hladina těchto kyslíkových sloučenin je tak v porovnání se savci až několikanásobně nižší. Nezbytné je proto použít vysoce citlivý luminofor Pholasin, jehož zavedení bylo cílem této diplomové práce. Pozorována byla variabilita v imunitní odpovědi 170 jedinců mláďat sýkory koňadry na dva bakteriální lipopolysacharidy s odlišnou kinetikou reakce. Výsledky vykazovaly statisticky významné rozdíly pozorovatelné nejen mezi jednotlivými hnízdy navzájem, ale i v rámci samotných hnízd. Doposud se v oblasti ptačí imunologie jedná o 4. studii svého typu, tedy stanovování respiračního vzplanutí heterofilů v přítomnosti Pholasinu. Vůbec poprvé proběhlo stanovení na sýkorkách či na mláďatech. Druhotně se výzkum zabýval také humorálními mechanismy, v rámci kterých byla metodou ELISA stanovena koncentrace lysozymu ve spermatu vlaštovek obecných. Pro potvrzení či vyvrácení hypotézy říkající, že kvalita ornamentů koreluje s imunitními parametry spermatu, byly získané hodnoty porovnány s délkou ocasu vlaštovek. Korelace zde však nebyla potvrzena, což ovšem nevylučuje souvislost s jiným z kondičních faktorů. V rámci vedlejších pokusů byly na vzorcích ptačí plazmy navíc vyzkoušeny metody stanovující aktivitu komplementu, antioxidační kapacitu či aktivitu enzymů a míru oxidačního stresu. Uvedené metody se prokázaly být použitelné pro ptačí vzorky tělních tekutin a mohou tak být využity pro testování imunitních parametrů během dalšího výzkumu.

Abstract:

The immune system of birds, one of the fundamental homeostatic mechanisms in the body, includes evolutionary older non-specific immunity and acquired specific immunity similarly to other vertebrates. This study examines cellular and humoral mechanisms of non-specific immunity, which are discussed in the introduction in form of the recherche. The role of immune system in reproduction and its effect on signal ornamentation quality is also discussed. The second part of thesis is devoted to the study of phagocytosis process and associated respiratory burst. Determination of oxidative activity is based on detection of the chemiluminiscence signal that accompanies the reaction of biologically active oxygen metabolites with the appropriate luminophore. However, thanks to the absence of myeloperoxidase, bird heterophils prefer non-oxidative mechanisms. The level of oxygen compounds is several times lower than in mammals, therefore the use of Pholasin, a highly sensitive luminophor, is necessary. Introduction and optimization of Pholasin based detection of oxygen metabolites in birds was the aim of this study. Immune response variability to two different bacterial lipopolysaccharides with different reaction kinetics was observed at 170 young great tits (Parus major). The results show statistically significant differences between different nests and in each nest itself. So far this is the fourth study of heterophil respiratory burst determination in birds' immunology with the use of Pholasin and the first study in which great tits and their brood are observed. The next part of the study is devoted to the humoral mechanisms such as lysozyme activity determination in barn swallow sperm by ELISA assay. To test the hypothesis, which claims that ornament quality correlates with sperm immune parameters, we compared the tail lengths with lysozyme activity. Correlation was not confirmed however that does not negate the coherence with the other fitness factors. Finally, the study includes experimental methods for determination of complement activity, antioxidant capacity, antioxidant enzyme activity and measurement of oxidative stress at bird plasma samples. These methods have been proven to be useful for bird samples of body fluids and can be used to test the immune parameters in further research.

Keywords

Vrozená imunita, Fagocytóza, Respirační vzplanutí, Pholasin, Heterofily, Komplementový systém, Lysozym, Imunita a reprodukce, Imunita a ornamentace, Innate immunity, Phagocytosis, Respiratory burst, Heterophils, Complement system, Lysozyme, Immunity and reproduction, Immunity and ornamentation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 6. 6. 2013
• Supervisor: doc. RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Experimental Biology / Special Biology