Los delfines, las ballenas y otros cetáceos son susceptibles a muchos de los mismos riesgos para la salud que los humanos, incluidos el mercurio, la brevotoxina por ejemplo, la marea roja y la lobomicosis. También sirven como especies centinelas importantes para resaltar las preocupaciones relevantes para la salud ambiental y pública.Comprender cómo estos mamíferos acuáticos luchan contra los patógenos causantes de enfermedades, cómo se adaptan a las amenazas patógenas cambiantes y cómo se activan sus respuestas inmunes ha sido un desafío.
Dos artículos recientes de investigadores de la Florida Atlantic University revelan cómo los cetáceos compiten por la supervivencia en una "carrera armamentista" evolutiva con comunidades patógenas cambiantes. Como las amenazas patogénicas y el riesgo de cambios en enfermedades infecciosas, las ballenas y los delfines deben adaptarse a esos cambios. La preguntahoy es ¿pueden adaptarse lo suficientemente rápido?
En un estudio innovador publicado en PLOS uno , investigadores del Instituto Oceanográfico Harbor Branch de la FAU descubrieron que los cetáceos usan varias estrategias para tener éxito en esta carrera armamentista evolutiva. La respuesta inmune en los vertebrados está mediada por una serie de genes en rápida evolución llamados el complejo principal de histocompatibilidad o MHC. El MHC actúa comoun sistema de alerta temprana contra patógenos que no solo hace sonar la alarma, sino que también activa una respuesta armada. Para hacer esto, las proteínas MHC deben ser capaces de distinguir "amigo" de "enemigo" a nivel molecular.-y-mecanismo clave, el 'bloqueo' de MHC de un individuo tiene que poder unirse a la 'clave' del péptido de un patógeno para lanzar la secuencia de defensa.
El equipo de FAU descubrió que estos cetáceos no solo preservan la diversidad genética en los tipos de cerraduras, es decir, la conformación de los bolsillos de unión que ayudan a desencadenar la respuesta inmune, sino que también seleccionan la diversidad en la forma de regular la producción delos muchos bloqueos que se necesitan. El MHC está regulado para evitar demasiada actividad, donde el sistema inmunitario podría atacar las propias células y muy poca actividad, donde el sistema inmunitario no reacciona con la suficiente rapidez o fuerza ante una amenaza real.
"Este es el primer intento dentro de las poblaciones de cetáceos de utilizar tanto la conformación del MHC como la variación genética reguladora como indicadores tempranos de susceptibilidad a la enfermedad", dijo Heidi JT Pagan, Ph.D., autora principal del estudio y asociada de investigación en FAU's HarbourRama.
Pagan y sus colaboradores querían desarrollar un sistema de marcadores de MHC más completo para los cetáceos y combinar métodos de secuenciación tradicionales y de próxima generación para el genotipado. Aplicaron este sistema de marcadores para investigar las fuerzas evolutivas y demográficas que configuran la diversidad de MHC de delfines en hábitats estuarinos y marinos contrastantes.
Al combinar estos datos genéticos con un enfoque inmunoproteómico desarrollado por Colette T. Dooley, Ph.D., en el Instituto Torrey Pines para Estudios Moleculares, los investigadores ahora tienen una imagen mucho más inclusiva de cómo las ballenas y los delfines continúan adaptándose asu entorno patógeno actual.
Dooley aplicó técnicas inmunogenéticas e inmunoproteómicas y bibliotecas combinatorias modelo para descubrir qué tipos de péptidos 'llaves' que el MHC encontró en los delfines nariz de botella del estuario y la costa en Florida fueron capaces de reconocer. Desde allí, ella usó bioinformática para determinar qué microorganismosprobablemente produzca estas moléculas características.
"Por primera vez, tenemos una idea clara de los patógenos involucrados, y ahora tenemos una hoja de ruta para que los equipos de investigación que trabajan en otras especies, incluidos los humanos, los usen para llegar allí", dijo Dooley, quien publicó estos hallazgos conel equipo de FAU en PLOS uno en agosto. "Estas ideas nos permitirán mejorar las predicciones de la salud de la población para estos cetáceos que están expuestos a una amenaza de enfermedad en particular".
Los delfines nariz de botella residen en aguas cercanas a la costa a lo largo de la costa atlántica de Florida, así como en una serie de estuarios, bahías y lagunas, incluido el Sistema de Estuarios Indian River Lagoon IRL de 256 kilómetros. Se ha encontrado que las poblaciones costeras son demográficamente ygenéticamente distinto de varias de estas poblaciones embalsamadas y lagunas, aunque también se ha documentado cierto flujo y movimiento de genes.
La contaminación química, el alto aporte de nutrientes, la disminución de la salinidad, la pérdida del hábitat de los pastos marinos y la eutrofización han culminado en una mala calidad del hábitat en el Sistema del Estuario IRL. Se ha documentado la disparidad entre las poblaciones e incluso la susceptibilidad individual a enfermedades para varios cetáceos y esa menudo vinculado a concentraciones de contaminantes inmunosupresores.
"Con estos avances, ahora finalmente tenemos las herramientas para ayudar a los administradores de vida silvestre y profesionales de la salud a evaluar el riesgo de enfermedades desde la perspectiva de cómo los animales individuales están diseñados para reconocer las moléculas de microorganismos en el medio ambiente y lanzar una respuesta inmune", dijo la investigaciónel líder del equipo, Greg O'Corry-Crowe, Ph.D., profesor de investigación en Harbor Branch de la FAU, "ahora necesitamos traer estas herramientas directamente al campo y aplicarlas a otras especies".
En 2013, un número inusual de delfines nariz de botella del Atlántico murió a lo largo de la costa este de Florida hasta los Cayos de Florida. Sin embargo, los delfines en el Golfo de México no se vieron afectados. Esto sugirió a los investigadores que múltiples factores pueden influir en elLa variación espacial de la transmisión de enfermedades y afecta a las poblaciones vecinas en diversos grados.
"Aunque hemos aprendido mucho acerca de la variación en los tipos de 'cerraduras' que poseen las poblaciones de vertebrados, sabíamos muy poco acerca de la confirmación de 'claves' patógenas hasta ahora", dijo O'Corry-Crowe.
"Este problema se ha convertido en un gran obstáculo para aplicar los estudios de la diversidad de MHC a las evaluaciones del mundo real de las capacidades de las poblaciones silvestres para hacer frente a las amenazas de enfermedades".
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Materiales proporcionados por Florida Atlantic University . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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