Недавний обзор, опубликованный в ПЛОС-патогены обсудили текущие исследования роли молекулярных механизмов в опосредовании иммунного прайминга у насекомых и регуляции передачи трансмиссивных болезней.
Задний план
Денге, малярия, филяриатоз и лихорадка Зика являются одними из самых распространенных в мире инфекционных заболеваний, переносимых насекомыми. За последние несколько десятилетий заболеваемость лихорадкой денге и малярией значительно возросла. Кроме того, хотя инсектициды сокращают распространение болезней, переносимых насекомыми, в некоторых регионах мира, растущая устойчивость к инсектицидам в естественных популяциях насекомых указывает на необходимость альтернативных стратегий ограничения передачи болезней, переносимых насекомыми.
Одной из областей, привлекающих внимание, является иммунная подготовка для снижения передачи болезни. Компетенция вектора, то есть способность вектора передавать патоген, зависит от его иммунного ответа. У насекомых иммунитет регулируется сигнальными путями, такими как N-концевая киназа c-Jun (JNK), Янус-киназа-преобразователь сигналов и активатор транскрипции (JAK-STAT), иммунный дефицит (IMD), Toll и интерференция рибонуклеиновой кислоты. (РНКи) пути. Недавние исследования трансмиссивных болезней были сосредоточены на использовании этих молекулярных механизмов для направленного иммунного прайминга и снижения передачи болезни.
Иммунная система насекомых
Поскольку насекомые полагаются на врожденную иммунную систему, считалось, что у них отсутствует способность развивать и поддерживать адаптивный иммунный ответ на воздействие патогенов. Однако исследования предоставили доказательства иммунного прайминга у насекомых, когда воздействие патогенов вызывает устойчивые изменения в клетках, которые усиливают иммунный ответ при последующих инфекциях.
У тараканов(американский перипланет), иммунизация инактивированным синегнойная палочка было показано, что он защищает насекомых от заражения живыми бактериями, эффект которого сохраняется в течение нескольких недель. Подобные результаты были замечены в дрозофила иммунизированы Пневмококк. Исследования показывают, что иммунный прайминг может быть специфичным или неспецифическим для патогена и может распространяться на другие стадии жизни насекомого. Когда П. американа иммунизированы П. палочка подвергался воздействию других бактерий, защитный эффект длился всего три дня. Однако было показано, что примирование личинок насекомых повышает иммунитет у взрослых особей.
Было показано, что другие факторы, такие как стресс из-за недостатка питания, конкуренция и травмы, также вызывают фенотипы, подобные праймингу. Хотя данные свидетельствуют о том, что иммунный прайминг похож на иммунную память, пути и молекулярные механизмы остаются в значительной степени неизученными.
Доказательства иммунного прайминга
Противовирусный иммунитет у взрослых дрозофила усиливается, когда гемоциты продуцируют вторичную вирусную малую интерферирующую РНК (миРНК) с использованием вирусной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в качестве матрицы. siРНК доставляется экзосомоподобными везикулами в другие ткани насекомых. Одно исследование с дрозофила Вирус C показал, что пероральное заражение вирусом личинок плодовой мухи повышает толерантность к инфекции у взрослых форм.
У самок плодовых мушек, подвергшихся воздействию положительных одноцепочечных РНК-вирусов, наблюдалось трансгенерационное иммунное праймирование (TGIP) с последовательно-специфическим и РНК-зависимым противовирусным иммунитетом, проявляющимся у потомства в течение следующих пяти поколений. Подобный ТГИП выставлялся в Храмы египтян личинок комаров, когда взрослые самки подверглись воздействию вируса чикунгунья. Хотя считается, что вирусная ДНК играет важную роль в TGIP, механизмы переноса и амплификации вирусной ДНК остаются неясными.
Анофелес комары продемонстрировали зависящий от гемоцитов повышенный иммунитет против последующих инфекций после воздействия Плазмодий. В исследованиях сообщается о роли микробиоты кишечника в установлении и воспроизведении антиплазмодиальной иммунной памяти, которая является постоянной и зависит от циркулирующих гранулоцитов. Эйкозаноидные липиды, такие как липоксины и простагландины, играют роль сигнальных молекул в скоординированном иммунитете, наблюдаемом в различных тканях насекомых.
Гем-пероксидазы HPX7 и HPX8, индуцируемые во время Плазмодий инфекции, опосредуют синтез простагландина E2 (PGE2) через микробиоту средней кишки. Высвобождение PGE2 запускает высвобождение фактора дифференцировки гемоцитов, который представляет собой комплекс липоксин-липокалин. PGE2 также вызывает двойное увеличение пероксидазы клетками жирового тела, известными как эноциты.
Тренированный иммунитет
Недавние исследования были сосредоточены на тренировке иммунитета, при которой уровни транскрипции иммунных эффекторов возвращаются к исходному состоянию после первоначального воздействия патогена. Последующая инфекция приводит к лучшему ответу эффекторных клеток, чем в случае иммунного праймирования. Иммунная тренировка неспецифична, при воздействии грибковых патогенов насекомые защищаются от бактериальной инфекции. Считается, что иммунная тренировка зависит от сдвигов энергетического метаболизма и участия мишени пути рапамицин-гипоксия-индуцируемый фактор 1-альфа (TOR-HIF1α).
Выводы
В целом обзор показал, что, хотя иммунитет насекомых легко адаптируется, он только ограничивает инфекцию, а не устраняет ее. Тем не менее, модуляция врожденного иммунитета у насекомых посредством иммунного прайминга и обучения является потенциально важной стратегией снижения передачи болезней, переносимых насекомыми. Роль регуляторных сигнальных путей и модуляции иммунитета посредством эпигенетических модификаций нуждается в дальнейшем изучении.
