Pavel Hyršl

Klíčová slova:

vrozená imunita, imunita hmyzu, eikosanoidy, antioxidační mechanismy, entomopatogenní hlístovky,  Heterorhabditis, Steinernema, bourec morušový, Bombyx mori, zavíječ voskový, Galleria mellonella, Drosophila melanogaster, včela medonosná, Apis mellifera, bakterie Photorhabdus, imunita ryb, imunita ptáků, srovnávací imunologie

Vedoucí skupiny:
 doc. RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.
Kancelář:  UKB – A36/123
E-mail:  hyrsl@sci.muni.cz
Telefon:  549 494 510
Seznam vyučovaných předmětů
Seznam publikací
Projekty


Oblast výzkumu

Přirozená imunita je základem obranyschopnosti většiny organismů. U obratlovců se vyskytuje ještě imunita adaptivní, která se vyvíjí během života jedince. Srovnávací imunologie studuje imunitní reakce živočichů během evolučního vývoje, hledá rozdíly nebo naopak shodné procesy udržení stálého vnitřního prostředí a obrany proti patogenům. Stále více je kladen důraz na přirozenou stránku imunity, která reaguje na patogeny nejrychleji, produkuje antibakteriální látky, eliminuje cizorodé částice a je součástí např. koagulace tělních tekutin. Studiem imunity bezobratlých je možné pochopit i podobné reakce u mnohem složitějších obratlovců. Metody studia přirozené imunity jsou velmi podobné u bezobratlých i obratlovců, proto jsme se zaměřili na studium hmyzu, ryb a ptáků (zástupce bezobratlých, studenokrevných a teplokrevných obratlovců).

V rámci velmi obsáhlé problematiky fyziologie a imunologie bezobratlých jsme se zaměřili na studium obranných reakcí hmyzu. Hmyzí imunitní systém (složený z humorální a buněčné imunity) je odlišný od savčího, i když obsahuje některé analogické struktury. V mnoha směrech jde naopak o zcela originální způsob obrany organismu proti patogenům. To, že se jedná o jiné principy než u savců, je dáno malou velikostí hmyzu, jednoduchostí nervové soustavy, pevnou kutikulou na povrchu těla a dalšími vlastnostmi spojenými s morfologií, anatomií a fyziologií hmyzu.

Obranné reakce jsou vyvolány působením stresu a následně se sledují změny např. v proteinovém spektru hemolymfy, v produkci volných radikálů, v aktivitě antibakteriálních a antioxidačních složek atd. Jako stresových faktorů je možno použít vliv teploty, poranění, injikace patogenů, přirozené invaze entomopatogenních hlístovek aj. Řadu parametrů lze také ovlivnit působením hormonů a chemických látek z řad insekticidů a polutantů.

Jako modelové organismy používáme bource morušového (Bombyx mori L.), zavíječe voskového (Galleria mellonella L.), včelu medonosnou (Apis mellifera) a octomilku (Drosophila melanogaster). Většina experimentů se provádí s hemolymfou odebranou modelovým organismům. Mezi používané metody patří polyakrylamidová elektroforéza, luminometrie, biochemické sety a imunologické metody jako jsou ELISA, radiální difúze v agaróze aj.

V poslední době je velmi aktuální problematika entomopatogenních hlístovek, které mají velký význam pro biologickou kontrolu hmyzích škůdců. Pro experimenty používáme druhy Heterorhabditis bacteriophora a Steinernema feltiae. Tyto druhy se liší svojí patogenitou a také jsou odlišně rozpoznávány imunitním systémem hmyzího hostitele. Experimenty probíhají zejména na octomilce Drosophila melanogaster a zavíječi voskovém Galleria mellonella při různé teplotě a koncentraci hlístovek.

Entomopatogenní hlístovky rodu Heterorhabditis žijí v symbióze s bakteriemi rodu Photorhabdus, které jsou jediné terestrické přirozeně bioluminiscenční bakterie. Základem výzkumu v této oblasti je luminometrická detekce bioluminiscence a její ovlivnění optickou hustotou, teplotou atd. Využití se nabízí v nejrůznějších detekčních systémech založených na viabilitě bakterií.

Pro studium bakteriální infekce hmyzu používáme přirozenou invazi entomopatogenních hlístovek do larev octomilek, kde zablokováním vybraných genů (mutantní nebo RNAi linie) dochází ke zvýšení citlivosti k nákaze hlístovkami. Touto metodou studujeme zejména zapojení koagulace hemolymfy do imunitních procesů a také roli eikosanoidů, jedná se o funkční ověření kandidátních genů.

Při výzkumu imunity včel jsme se zaměřili na studium jejich dlouhověkosti, tj. na odlišnost letní a zimní generace včel. Kromě buněčné a humorální imunity včely disponují ještě sociální imunitou, kde se zapojuje složité chování a dělba práce uvnitř včelího společenstva. Měření fyziologických a imunitních parametrů je důležité pro stanovení zátěže  způsobené parazity, patogeny, působení chemických látek apod.

Při studiu přirozené imunity ryb a ptáků analyzujeme ve spolupráci s dalšími pracovišti např. fagocytární vlastnosti bílých krvinek (oxidační vzplanutí) a antibakteriální vlastnosti krevní plasmy (komplementový systém, lysozym). Pracujeme s několika druhy sladkovodních ryb (kapr, pstruh, lín, karas, plotice, siven) a ptáků (slepice, křepelky, koroptve, sýkory).

Probíhající výzkum (včetně diplomantů a doktorandů):

  • Symbiotické bakterie entomopatogenních hlístovek (rody Photorhabdus a Xenorhabdus) (P. Hyršl, P. Dobeš)
  • Imunitní parametry sladkovodních ryb (P. Hyršl, M. Kunc)
  • Imunitní parametry včel  (P. Hyršl, P. Dobeš, M. Kunc, J. Hurychová)
  • Studium patogenity nematobakteriálního komplexu Heterorhabditis-Photorhabdus na modelu Drosophila melanogaster (P. Dobeš, M. Kunc, P. Hyršl, J. Hurychová, S. Eliáš)
  • Lektiny bakterií rodu Photorhabdus (P. Dobeš)
  • Metoda detekce pohybové aktivity hmyzu – FIM track (M. Kunc)
  • Studium sekretovaných produktů entomopatogenních hlístovek (S. Eliáš, J. Hurychová)
  • Fyziologické reakce hemocytů hmyzu ve stresových podmínkách (T. Voleková)
  • Role antioxidantů v predikci dlouhověkosti včely medonosné Apis mellifera (A. Konupková)
  • Role eikosanoidů a oxidu dusnatého v reakcích hmyzu zprostředkovaných adipokinetickým hormonem (N. Kučeráková)
  • Mezidruhová variabilita imunity slunéček a jejich odpověď na stresové podmínky (V. Florián)
  • Studium mutantních linií rodu Photorhabdus (I. Nahodilová)

Spolupracující instituce