Denne artikkelen er produsert og finansiert av Universitetet i Oslo - les mer.

Torsken er en av de mest kjente fiskeartene. Likevel byr den på overraskelser.
Torsken er en av de mest kjente fiskeartene. Likevel byr den på overraskelser.

Torskens immunforsvar får forskere til å klø seg i hodet

Forskere sliter med å forstå hvordan torsken er frisk som en fisk – for den mangler en del av immunforsvaret som vi ville blitt dødssyke uten.

Immunforsvaret er livsviktig – derfor har forskere trodd at det ikke er like påvirket av evolusjon. Forskning på torsk viser at det antagelig er mer sammensatt.

– Torsken er ikke mer syk enn andre fisk, sier molekylærbiolog Synne Arstad Bjørnestad ved Institutt for biovitenskap på Universitetet i Oslo.

Hun forsker på immunforsvaret til torsk og har nylig publisert en vitenskapelig artikkel om dette. Hun har sett på én mulig forklaring på hvordan torskefiskene klarer å kompensere for sin immunologiske mangel.

– Vi sier gjerne at torsk har en immunologisk mangel, men det er viktig å påpeke at det er en uttalelse som kan gjøres fordi vi sammenlikner ulike immunsystemer og bruker menneskets immunsystem som fasit. Det er ikke sikkert immunsystemet til menneske burde være fasitmodell på hva et godt immunforsvar er. I hvert fall ikke for alle virveldyr, sier hun. 

Mangler gen

Molekylærbiolog Synne Arstad Bjørnestad ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo.
Molekylærbiolog Synne Arstad Bjørnestad ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo.

Torskeslekten mangler genet for delen av immunforsvaret som heter MHC-klasse II og en gruppe andre gener som er nødvendig for funksjonen til MHC-klasse II.

 Det gjør at MHC-klasse II ikke virker i torsk.

Denne delen av immunforsvaret forsvarer kroppen mot bakterier og parasitter.  Dette fordi MHC-molekyler frakter deler av virus og bakterier til T-celler, som sørger for å sette i verk tiltak. 

Mennesker med et ødelagt MHC klasse II vil bli alvorlig syke og dø, men torsken klarer seg. Det har fått forskere til å klø seg i hodet.

– En måte torsken kan veie opp for denne mangelen, er at den har utvidet andre deler av immunforsvaret, deriblant den nært beslektede reaksjonsveien som involverer MHC-klasse I, forklarer Bjørnestad.

Slik startet jakten på å få bekreftet om dette stemmer.

To deler av immunforsvaret

  • MHC-klasse II er den delen av immunforsvaret som tilpasser seg. Det kan hente proteinfragmenter fra inntrengere på utsiden av cellen, slik som bakterier eller parasitter. Hos oss mennesker kan kroppen dermed kjenne igjen bakterier vi har blitt vaksinert mot eller sykdommer vi har hatt før.
  • MHC-klasse I er derimot den delen av immunforsvaret som plukker opp små proteindeler inne i cellen, som ofte er fragmenter av virus.
  • Hos mennesker bidrar de to delene av immunforsvaret til å frakte proteinfragmentene til celleoverflaten, hvor kroppens immunceller (T-cellene) er. Kroppen vil oppdage eventuelle inntrengere ved at T-cellene aktiveres og starter alarmsystemet. 

Torsken klarer seg uten 

Torskefiskene mangler den delen av immunforsvaret som kalles MHC-klasse II og klarer seg tilsynelatende helt fint uten.

– Vi ser at torsken har langt flere genkopier av MHC-klasse I enn det vi ser hos andre arter. En teori går ut på at noen av disse genvariantene av MHC-klasse I i større grad kan gjennomføre det vi kaller krysspresentasjon. Det vil si at MHC-klasse I overtar noe av rollen til MHC-klasse II ved å binde proteinfragmenter som stammer fra utsiden av cellen. Dermed kan noe av funksjonen til MHC-klasse II kompenseres, sier Bjørnestad.

Ved å analysere hvor i cellen ulike MHC-klasse I varianter befinner seg i en torskecelle, har hun og andre forskere klart å vise at hypotesen om økt krysspresentasjon muligens stemmer. De finner MHC-klasse I der hvor de ville ha forventet å finne MHC-klasse II.

Vil forstå mer om immunforsvaret

Bjørnestad ser en mulig tilpasning hvor torsken i stedet for å benytte to svært nærstående reaksjonsveier, kun benytter én reaksjonsvei med flere og mer allsidige MHC-klasse I molekyler.

– MHC I og II er svært konserverte genområder hos de fleste virveldyr, men torskeslekten mistet MHC-klasse II for om lag 100 millioner år siden, sier hun.

Det er likevel ikke er slik at tapet av MHC-klasse II er unikt for torskefisk. Andre fisker som nålefisk, sjøhest og breiflabb klarer seg også uten.

Torsken kan være viktig for medisinsk forskning

Genene for immunforsvaret er antatt å være «konserverte» på tvers av arter. Det vil si at det er få evolusjonære endringer over lang tid. 

Nå ser det ut til at dette ikke stemmer. Bjørnestad mener at det er interessant å forstå hvordan immunsystemet hos andre arter fungerer.

– Det blir da farlig å bruke mennesker eller mus, som modellorganisme for å forstå hvordan det fungerer i andre arter, sier hun.

Forestillingen som mange immunologer og cellebiologier har om at immunsystemet hos mus og menneske er den beste modellen for alle virveldyr, er feil. Den er kanskje gjeldende for pattedyr, men ikke i fisk hvor man i senere tid har sett mange ulike varianter på immunsystemet.

Selv om dette er grunnforskning, mener Bjørnestad at kunnskapen er viktig. Mangelen hos torsk kan nemlig gjøre den til en interessant modellorganisme for å forstå hvordan sykdom i mennesker med defekt MHC-klasse II muligens i fremtiden kan overkommes.

Når forskerne forstår torskens immunforsvar bedre, vil vi muligens kunne utvikle nye strategier for vaksinering. Og hvem vet, kanskje det er nyttig dersom det skulle komme en ny pandemi?

– Torsk har et medfødt immunsystem, og her ser vi også store forskjeller sammenlignet med andre arter. Antageligvis bruker torsk i høyere grad samspillet mellom det medfødte og adaptive immunsystemet. Å forstå mer om dette samspillet er spennende. Det er mye vi enda ikke vet. Dermed er mer kunnskap om dette viktig, sier hun.

Forskningen er gjort på hudceller fra torsk. Ulike markørmolekyler kan spore MHC-aktivitet inne i cellene.
Forskningen er gjort på hudceller fra torsk. Ulike markørmolekyler kan spore MHC-aktivitet inne i cellene.

Det kan ha vært en «torskepandemi» som førte til endringen

Bjørnestad forteller at det er mulig at det var nettopp en sykdom som førte til endringen i immunforsvaret.

– Grunnen til at torskeslekten kan ha mistet MHC-klasse II kan være resultatet av en sykdom som brukte en reseptor på de hvite blodcellen for å infisere cellen, litt det samme som med HIV i menneske, sier Bjørnestad

Det er mulig at torskefiskene ble utsatt for en sykdom og at de som overlevde gjorde det nettopp fordi de manglet den delen. Siden denne hendelsen har det gått om lag 100 millioner år og fasiten ser ut til å være at torsken har klart seg svært godt uten.

– Å opprettholde og drive et immunforsvar er energikrevende for en organisme, så på en måte kan torsken vinne på dette ved å bruke mindre energi, sier Bjørnestad. 

Men hva skjer med torsken når den er syk?

Når vi blir syke, vil kroppen produsere antistoffer på viruset eller bakterien som har gjort oss syke – men det er denne delen torsk mangler.

– Men hva skjer med torsken når den blir syk?

– Det vet vi egentlig ikke, men den overlever. MHC-klasse I bekjemper også sykdom, men på en annen måte enn MHC-klasse II, sier Bjørnestad. 

MHC klasse I samarbeider gjerne med en type T‑celle som fjerner alt som er  sykdomsfremkallende på en litt mer brutal måte enn det MHC-klasse II gjør, forklarer hun.

Hun understreker at det fortsatt er mange brikker dette puslespillet som mangler. Selv om hun nå har bidratt til å vise at MHC-klasse I muligens tar over for deler av MHC-klasse II, er det fremdeles mange ubesvarte spørsmål. Men en ting er sikkert: Torsken har ikke nødvendigvis et dårlig immunforsvar selv om det er annerledes enn vårt.

– Det er viktig å ha et mer åpent sinn om hva som er et godt immunforsvar, sier hun.

Referanse:

Synne Arstad Bjørnestad mfl.: Atlantic cod (Gadus morhua) MHC I localizes to endolysosomal compartments independently of cytosolic sorting signalsFrontiers in Cell and Developmental Biology, 2023. Doi.org/10.3389/fcell.2023.1050323

Hva er MHC?

  • MHC står for «major histocompatibility complex». På norsk heter dette vevsforlikelighetsgenkomplekset, ifølge Store Norske Leksikon.
  • Vi har to klasser av MHC – klasse I og II.
  • MHC-molekyler har til oppgave å presentere fremmede proteiner til T-celler, som dreper virusinfiserte celler og koordinerer aktiviteten til alle andre celler i immunforsvaret.
  • Begge MHC-klassene er en type overflatemolekyler som er en del av immunforsvaret. Under covid-19-pandemien var det mye snakk om «spikeproteiner» og det er et eksempel på slike proteiner som fanges opp av MHC.
  • MCH-klasse II er den delen av immunforsvaret som fanger opp fremmedlegemer som, sirkulerer i kroppen. Det kalles ofte det bakterielle forsvaret.
  • MHC-klasse I er den delen av immunforsvaret som rapporterer om det som er inne i cellene, for eksempel ved en virusinfeksjon.
Powered by Labrador CMS