Laboratoř rybí protistologie
Náš výzkum je zaměřen na eukaryotické organizmy napadající ryby, obojživelníky a plazy. Zabýváme se všemi aspekty jejich struktury, biologie, životních cyklů, interakcemi mezi parazity a hostiteli, ekologií a hlavně jejich fylogenezí a evolucí. Zaměřujeme se zejména na 1. Myxozoa (rybomorky) a 2. améboidní organizmy, ale studujeme též jiné zajímavé mikroorganizmy, např. výtrusovce, mikrosporidie, nálevníky a obrněnky. Ve spolupráci s četnými institucemi z celého světa provádíme výzkum zaměřený na řešení některých ekonomických a medicínských problémů souvisejících s parazity.
Řešené výzkumné projekty
MYXOZOA
Myxozoa (rybomorky) jsou rozmanitou skupinou živočichů ze skupiny žahavců, u nichž došlo k výrazné redukci velikosti těla jakožto morfologické adaptaci na parazitický způsob života, která jim umožnila mimo jiné osídlit nejrůznější typy vodního prostředí. Myxozoa charakterizuje složitý životní cyklus: hostiteli myxozoí jsou obratlovci (ryby) a bezobratlí (mechovky - Bryozoa, vodní kroužkovci - Polychaeta nebo Oligochaeta). Některé druhy způsobují významné škody v oblasti akvakultury.bV naší laboratoři se zabýváme řadou aspektů problematiky myxozoí:
Biologie, fylogeneze a evoluce
Současná taxonomie myxozoí se zakládá především na morfologických znacích a struktuře spor, které se vyvíjejí v obratlovčím hostiteli (ryby). Příbuzenské vztahy mezi jednotlivými druhy myxozoí založené na fylogenetických analýzách vybraných genů ovšem poukazují na rozpor mezi tradičním taxonomickým přístupem a molekulárními daty: u celé řady myxosporeí s velmi podobnou morfologií spor řazených do stejného rodu nebyla zjištěna blízká fylogenetická příbuznost. Většina rodů tedy netvoří monofyletickou skupinu. Ale jakou roli hraje morfotyp spor v evoluci těchto velmi redukovaných parazitů? Jedním z našich hlavních cílů je zkoumat rozdíly s ohledem na vývoj parazita, životní cykly a biologii, abychom byli schopni porozumět, proč se ve fylogenetickém stromu objevují skupiny velmi blízce příbuzných druhů morfologicky zásadně odlišných. To by nám mělo umožnit určit znaky, které formují evoluci myxosporeí a vést k hlubšímu porozumění značné rozmanitosti současných druhů.
Odhalování skryté diverzity a původu myxozoí pomocí eDNA
Vzhledem k mikroskopickým rozměrům, kryptické povaze a střídání hostitelů víme jen velmi málo o skutečné diverzitě myxozoí. V současnosti se věnujeme sekvenační analýze (pomocí sekvenování nové generace, NGS) environmentálních vzorků získaných filtrací mořské a sladké vody a také sedimentů z vodního prostředí po celém světě. Již se nám podařilo tímto přístupem odhalit novou fylogenetickou linii myxozoí. Slibujeme si také, že dosažené výsledky umožní hlubší pochopení evoluce myxozoí a možná pomohou objasnit i otázku mořského či sladkovodního původu myxozoí. Molekulární metody rovněž umožňují studovat a odhalovat nové skupiny hostitelů - obratlovců i bezobratlých, které doposud unikaly pozornosti jako potenciální hostitelé myxozoí.
Využívání hostitele myxozoi
S využitím transkriptomických a proteomických analýz kombinovaných s experimenty in vitro a in vivo se snažíme lépe porozumět tomu, jak se proliferativní stádia rybomorek množí v krvi, jak využívají dostupné zdroje a jaké mechanismy využívají k obcházení obranyschopnosti hostitelů. Náš modelový organismus, S. molnari, používá vysoce odvozený cytoplazmatický aktin k unikátnímu typu buněčného pohybu, který má velký význam pro vyhýbání se kontaktu s buňkami imunitního systému hostitele. (Hartigan et al. 2016, Sci Rep 6: 39093). Kromě této motility používá S. molnari k přežití a šíření v hostitelské krvi široký repertoár proteolytických enzymů, z nichž některé jsou exprimovány pouze během proliferace a mají zvláštní význam pro časné šíření parazitární infekce u ryb. V současné době biochemicky charakterizujeme některé proteázy a specifické inhibitory proteáz. Hlavním zdrojem živin pro krevní stádia parazita jsou červené krvinky (Korytar et al. 2020, Parasite Immunol. 42:e12683). Jejich imunitní odpověď a také jejich role v přenosu energie / výživy jsou předmětem dalšího zkoumáni. Souběžně zkoumáme imunologickou reakci kapra na S. molnari, která probíhá v několika fázích; počáteční skrytá infekce charakteristická nízkou úrovní zánětu a aktivací imunitního systému je následována významně protizánětlivou reakcí po uvolnění proliferativních stádií do krevního řečiště. (Korytar et al. 2019, Parasit Vect 12: 208) V dalších experimentech jsme rozšířili dostupné znalosti o kinetice subpopulací leukocytů během infekce a vyhodnotili jejich proliferační kapacitu v hlavních lymfatických orgánech. Tato proliferace vede k významnému zvýšení počtu cirkulujících B lymfocytů produkující specifické protilátky proti S. molnari. Tyto protilátky, vykazující silnou lytickou aktivitu in vitro, nedokáží zabránit množení parazita in vivo, což naznačuje možnou únikovou strategii využívanou parazitem. V současnosti se věnujeme charakterizaci změn v antigenním složení během životního cyklu parazita a jeho dopad na aktivitu a efektorové vlastnosti B lymfocytů.
Návrat placky pomořanské (Alosa alosa) v povodí Rýnu jako příležitost pro parazity
Anadromní ryba placka pomořanská Alosa alosa (L.) byla do Rýnu navrácena po zhrubasedmdesáti letech. Porovnávali jsme myxosporeové nákazyv říčních systémech Garonne/Dordogne, kde je placka přítomna ve stabilních populacích a v Rýnu, kde se první ryby vrátily třít v roce 2014 – šest let po introdukci. Rozdíl v sekvencích SSU rDNA klonů Hoferellus alosae n. sp. byl až čtyřikrát většíu myxosporeí z ryb pocházejících z Rýnu než u myxosporeí z ryb ve francouzských řekách. Genetické odlišnosti byly výrazné i u myxosporeí z jednotlivých jedinců hostitele. Námi zjištěná data ukazují, že vznik infekcí de novo je v řekách pomalý.Výrazná genetická diverzita může být vysvětlena pouze introdukcí spor z jiných genetických zdrojů, především pomocí náhodně vyskytlého rybího hostitele. Dlouhodobé studie ukážou, jestli a jak velká diverzita de novo introdukovanýchhostitelsky specifických myxozoí uspěje při parazitaci hostitelů z původních lokalit.
PARAZITIČTÍ PRVOCI
Kromě hlavního zaměření na skupinu Myxozoa se věnujeme také poznávání rozsáhlé diverzityparazitických protist z vodního prostředí. Studujeme jejich distribuci, vzájemné interakce, patologii, vztahy s hostiteli, ekologii, ale i funkční a evoluční aspekty. Níže naleznete několik ukázek našich nedávných a stále probíhajících výzkumů.
Výzkum patogenních a amfizoických améb
.jpg)
Náš nejnovější výzkum zahrnuje výzkum patogenů působících vznik améboidního onemocnění žaber (AGD) u atlanstkých lososů severní Evropy. Původcem onemocnění a tedy našim modelovým organismem je Paramoeba perurans. Momentálně testujeme různé druhy látek kvůli jejich účinkům vůči P. perurans a možnostem jejich využití jako lék proti AGDv krmivech. Většina tohoto výzkumu je finančně podpořena společností R&D v rámci Skretting Aquaculture Research Centre. Dále se zabýváme hledáním patogenních améb ve vodních zdrojích ovlivněných lidskou činností za použití molekulárních metod a jsme vlastníky unikátní rozsáhlé sbírky kultur amfizoidních améb z různých vodních stanovišť a hostitelů, čítající stovky různých kmenů. Některé z nich byly nedávno zdokumentovány včetně jejich morfologie, ultrastruktury a molekulární fylogeneze v “Illustrated Guide to Culture Collection of Free-living Amoeboe” publikovaný I. Dykovou a M. Kostkou (2013); Academia (Praha), 363 stran. Neuveden. ISBN 978-80-200-2176-2. Kontaktujte nás prosím pokud máte zájem o další výzkum některého z těchto kmenů.
Epicelulární parazité
V nedávné době byl naší pracovní skupinou vypracován ucelený přehled způsobů interakcí, mechanismů invazí a metabolických adaptací epicelulárních prvoků kmene Apicomplexa, které napadají studenokrevné hostitele a které jsou velmi málo prostudovanou skupinou parazitů (LINK). Epicelulární apikomplexa vytváří na povrchu střeva hostitele útvary, které se liší morfologií pravděpodobně podle různého způsobu příjmu živin. Spojení hostitel-parazit u epicelulárních apikomplexí je charakterizováno utvářením tzv. “feeder“ organely u kryptosporidií, narozdíl od monopodiálních a hvězdicovitých stádií vyskytujících se u kokcidií. Transkriptomová analýza epicelulární kokcidie Goussia janae odhalila, že RON a AMA proteiny pravděpodobně představují klíčové molekulární nástroje pro tyto parazity k proniknutí do hostitelské buňky. Tento parazit ovládá enzymy příto
mné v téměř celém procesu metabolismu uhlíku, čímž připomíná spíše mnohostranné metabolické schopnosti vnitrobuněčné kokcidie Toxoplasma gondii nežty méně výkonné, typické právě pro epicelulární Cryptosporidium spp. Fylogenetická analýza rDNA dat odhalila, že epicelulární parazitismus se pravděpodobně vyvinul konvergentně jako adaptace na osídlení různých buněčných typů a tkání.
Infekce Perkinsea a poklesy populací obojživelníků
Obojživelnící patří mezi nejohroženější skupiny živočichů. Poklesy populace a vymírání byly částečně spojovány s infekčními chorobami. Jedna z nich byla přisuzována prvokům podobným těm ze skupiny Perkinsea způsobující masové úhyny ve Spojených státech. Za použití molekulárních metod jsme vyhodnotili diverzitu parazitů skupiny Perkinsea v játrech odebraných zobsáhlé taxonomické sbírky pulců ze šesti zemí napříč kontinenty. Ze všech oblastí tropů i mírného pásma, odkud pocházely vzorky jater pulců, byl objeven dříve neznámý a fylogeneticky zajímavý původce infekce. Tato data demonstrují velký rozmach a globální rozšíření tohoto nakažlivého prvoka, který je blízce příbuzný druhu Perkinsus sp. – “mořský” prvok zodpovědný za masové vymírání ekonomicky významných populací měkkýšů.
