Η έμφυτη ανοσολογική απόκριση των ευκοινωνικών υμενοπτέρων στην πρόκληση του ιικού παθογόνου

Αφηρημένη

Τα τελευταία χρόνια, η ανοσολογία των εντόμων έχει επεκταθεί γρήγορα σε ερευνητικό ενδιαφέρον και η διαθέσιμη βιβλιογραφία έχει επεκταθεί σε είδος. Τα έντομα καταπολεμούν τα παθογόνα μέσω μιας σειράς συμπεριφορικών και φυσιολογικών ανοσοποιητικών άμυνες. Η ανάγκη για ισχυρή ανοσία είναι ιδιαίτερα σημαντική για τα ευκοινωνικά έντομα. Η εγγύτητα των φωλιών αυξάνει την έκθεση και τη μετάδοση παθογόνων μικροοργανισμών. Επιπλέον, η ευκοινωνικότητα περιλαμβάνει τη συγκατοίκηση χιλιάδων ατόμων με χαρακτηριστικά μειωμένη γενετική μεταβλητότητα, αυξάνοντας την ευαισθησία σε εξάρσεις επιδημικών ασθενειών.

Για να το καταπολεμήσουν αυτό, έχουν αναπτύξει ποικίλες αντιδράσεις στα παθογόνα, συμπεριλαμβανομένων των ατομικών έμφυτων ανοσοποιητικών άμυνες, της κοινωνικής ανοσίας και της έκκρισης ισχυρών αδενικών χημικών ουσιών. Η κοινωνική ανοσία που χρησιμοποιείται από τα Hymenoptera έχει επανεξεταστεί ενώ μια ανασκόπηση έχει n. viruseseseseseses που αναπτύχθηκαν σύμφωνα με τις γνώσεις μας για την αντιμετώπιση της έμφυτης ανοσίας των ευκοινωνικών υμενοπτέρων σε ιικούς παθογόνους εισβολείς. Υποστηρίζουμε ότι μια τέτοια ανασκόπηση είναι σημαντική για την προώθηση της κατανόησης της βιολογίας των υμενοπτέρων και είναι κρίσιμη για τα εφαρμοσμένα ενδιαφέροντα. Υποστηρίζουμε περαιτέρω ότι οι επιπτώσεις της ευκοινωνικής έμφυτης ανοσίας των Υμενοπτέρων είναι εκτεταμένες. Η επιτυχία τους είναι πηγή τόσο σημαντικής οικονομικής απώλειας στην περίπτωση των εισβολέων μυρμηγκιών όσο και σημαντικού οικονομικού κέρδους στην περίπτωση της μέλισσας Apis mellifera.

Τόσο η ανοσολογία των εντόμων όσο και η ανθρώπινη ανοσολογία ανήκουν στον κλάδο της ανοσολογίας της βιολογίας, αλλά κυρίως μελετούν διαφορετικά βιολογικά συστήματα. Η ανοσολογία των εντόμων μελετά το ανοσοποιητικό σύστημα των εντόμων και πώς ανταποκρίνεται σε εξωτερικά παθογόνα, ενώ η ανθρώπινη ανοσολογία μελετά το ανοσοποιητικό σύστημα των ανθρώπων και πώς λειτουργεί για την άμυνα έναντι εξωτερικών παθογόνων. Αν και τα ερευνητικά αντικείμενα των δύο είναι διαφορετικά, υπάρχουν κάποιες συνδέσεις μεταξύ των δύο. Για παράδειγμα, ορισμένα ερευνητικά αποτελέσματα στην ανοσολογία των εντόμων μπορούν να παράσχουν έμπνευση και αναφορά για την ανθρώπινη ανοσολογία και ορισμένα υψηλής απόδοσης μόρια αντιμικροβιακών πεπτιδίων που βρίσκονται στην ανοσολογία εντόμων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη ανοσολογικών φαρμάκων για το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα. Επιπλέον, η ανοσολογία των εντόμων παρέχει επίσης ορισμένα παραδείγματα έρευνας σχετικά με την αλληλεπίδραση μεταξύ παθογόνων και του ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή για την ανθρώπινη ανοσολογία και παρέχει ορισμένες αναφορές για την ανακάλυψη και την ανάπτυξη νέων φαρμάκων για την ανθρώπινη ανοσία. Στην καθημερινότητά μας, πρέπει να βελτιώσουμε το ανοσοποιητικό μας. Βρήκαμε ότι το Cistanche μπορεί να βελτιώσει την ανοσία. Το Cistanche είναι πλούσιο σε μια ποικιλία αντιοξειδωτικών ουσιών, όπως βιταμίνη C, καροτενοειδή κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να αφαιρέσουν τις ελεύθερες ρίζες, να μειώσουν το οξειδωτικό στρες και να βελτιώσουν την αντίσταση του ανοσοποιητικού συστήματος.

Κάντε κλικ στα οφέλη του σωληνίσκου cistanche

Λέξεις-κλειδιά:

ανοσία, ευκοινωνικά Υμενόπτερα, ιός.

Τα ιικά παθογόνα είναι από τα πιο σημαντικά και λιγότερο πλήρως κατανοητά από τις προκλήσεις του ανοσοποιητικού που αντιμετωπίζουν τα ευκοινωνικά έντομα (Lester et al. 2019). Οι ιοί της οικογένειας Solinviviridae είναι φυσικοί εχθροί των σημαντικότερων ευκοινωνικών εντόμων, του κόκκινου εισαγόμενου μυρμηγκιού πυρκαγιάς Solenopsis invicta (Valles et al. 2004, Valles and Rivers 2019) και του καστανόξανθου τρελού μυρμηγκιού Nylandria fulva (Hymenoptera: Formicae) 2012). Η εισαγωγή αυτών των παθογόνων σε επεμβατικές περιοχές είναι μια περιοχή ενδιαφέροντος βιολογικού ελέγχου. Ταυτόχρονα, η μέλισσα Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae) μαστίζεται από διαταραχή κατάρρευσης αποικίας που σχετίζεται με ιογενή μόλυνση (Chejanovsky et al. 2014) και η επιτυχία της αποικίας εξαρτάται από την ικανότητα ανταπόκρισης σε προκλήσεις από αυτά τα παθογόνα. Τα χωροκατακτητικά είδη μυρμηγκιών ευθύνονται για απώλειες δισεκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ ετησίως σε μια σειρά οικονομικών συμφερόντων (Lard et al. 2006, Adams 2019).

Αντίθετα, η μέλισσα είναι ένα από τα πιο σημαντικά έντομα όσον αφορά την οικονομική συνεισφορά και η διατήρηση της υγείας τους ως απάντηση στα ιικά παθογόνα που τα μαστίζουν είναι σημαντική για αναρίθμητα ενδιαφέροντα (Genersch 2010). Αυτή η ανασκόπηση βασίζεται στην πρόσφατη και αυξανόμενη εργασία που περιγράφει λεπτομερώς τις ανοσολογικές αντιδράσεις των ευκοινωνικών εντόμων, με κύριο ενδιαφέρον να εστιάζεται στο έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα. Ξεκινάμε περιγράφοντας συνοπτικά την κοινωνική ανοσία σε επίπεδο αποικίας, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στις άμυνες σε κλίμακα αποικίας. Στη συνέχεια περιορίζουμε το πεδίο εφαρμογής στο ατομικό επίπεδο, εστιάζοντας στην έμφυτη ανοσοαπόκριση. Παρουσιάζουμε μια συλλογή του ολοένα αυξανόμενου όγκου βιβλιογραφίας και έρευνας σχετικά με την έμφυτη απόκριση του ανοσοποιητικού συστήματος στα ιικά παθογόνα και προσφέρουμε μερικά νέα ερωτήματα που πρέπει να ακολουθήσουμε σε μελλοντική εργασία σε αυτό το συναρπαστικό πεδίο.

Η ευκοινωνικότητα στα έντομα έχει εξελιχθεί ανεξάρτητα πολλές φορές, κυρίως στους τερμίτες και τα υμενόπτερα (Nowak et al. 2010, Quiñones and Pen 2017). Παρά τα οφέλη της ευκοινωνικότητας, το περιβάλλον που δημιουργείται από την κοινοτική ζωή δημιουργεί επίσης ένα ευνοϊκό σενάριο για παράσιτα και παθογόνα. Η σταθερή διαθεσιμότητα πηγών τροφής, η παρουσία ευάλωτων ανώριμων ατόμων και οι φιλόξενες θερμοκρασίες περιβάλλοντος παρέχουν ένα εξαιρετικό περιβάλλον για υψηλά φορτία παθογόνων και παρασίτων (Feldhaar and Gross 2008). Η αυξημένη επαφή μεταξύ των φωλιών μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένες ευκαιρίες για μετάδοση παθογόνου και η αυξημένη συγγένεια κλασική με την ευκοινωνική δομή έχει ως αποτέλεσμα παρόμοια ευαισθησία στα παθογόνα (Baracchi et al. 2012b). Αυτός ο συνδυασμός χαρακτηριστικών είναι ιδιαίτερα ευνοϊκός για την εμφάνιση επιδημικών ασθενειών (Quevillon 2018, Pinilla-Gallego et al. 2020). Για αυτούς τους λόγους, η εμφάνιση της δομής της κοινωνικής αποικίας ενθάρρυνε την ανάγκη για μια ισχυρή απάντηση σε μια σειρά εισβολέων, τόσο παθογόνων όσο και παρασιτικών. Τα ευκοινωνικά έντομα αντιμετωπίζουν αυτήν την πρόκληση μέσω πολλών οδών, από ευρείας κλίμακας κοινωνική ανοσολογική απόκριση έως την ατομική, χημικά μεσολαβούμενη έμφυτη ανοσοαπόκριση.

Επειδή τα ασπόνδυλα, συμπεριλαμβανομένων των ευκοινωνικών εντόμων, δεν έχουν πραγματικό ανοσοποιητικό σύστημα με τη μεσολάβηση αντισώματος, η επιτυχία τους επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την ικανότητά τους να λειτουργούν ως μονάδα ανοσοαπόκρισης σε επίπεδο αποικίας (κοινωνική ανοσία) και σε ατομικό επίπεδο μέσω της έμφυτης ανοσίας απαντήσεις (Erler et al. 2011, Myllymäki and Rämet 2014, Palmer and Jiggins 2015). Σε όλη την ιστορία, ένας εξελικτικός «αγώνας εξοπλισμών» έχει εκτυλιχθεί μεταξύ των ξενιστών των εντόμων και των παθογόνων που τα μολύνουν (Erler et al. 2011). Η απόκριση των εντόμων σε παθογόνα σε ανοσολογικό επίπεδο είναι μια περιοχή ενδιαφέροντος που έχει μελετηθεί καλά στα κουνούπια και στον οργανισμό μοντέλου των δίπτερων Drosophila (Diptera: Drosophilidae) (Palmer and Jiggins 2015). Το πρόσφατο ενδιαφέρον που επικεντρώνεται στην ανοσία στα κοινωνικά υμενόπτερα αντικατοπτρίζει την αυξανόμενη συνειδητοποίηση της σημασίας τους για τα ανθρώπινα συμφέροντα.

Υπεροργανισμός-Επίπεδο Κοινωνικής Ανοσίας

Ο όρος «κοινωνική ανοσία» αναφέρεται στις συμπεριφορικές προσαρμογές και τροποποιήσεις που συμβάλλουν τόσο στην άμυνα του ατόμου όσο και σε επίπεδο αποικίας έναντι της μόλυνσης. Η κοινωνική ανοσία εξαρτάται από τη συνεργασία της αποικίας για την αποφυγή, τον μετριασμό και την εξάλειψη των παρασιτικών λοιμώξεων (Cremer et al. 2007, Cremer and Sixt 2009, Erler et al. 2011, Cremer et al. 2018). Τα κοινωνικά έντομα εμφανίζουν ένα εντυπωσιακό ρεπερτόριο από αυτές τις συμπεριφορικές ανοσοποιητικές άμυνες σε όλη την αποικία. Οι στρατηγικές ζευγαρώματος μπορεί να είναι από τις πρώτες άμυνες έναντι της απειλής των παθογόνων. Τα κοινωνικά έντομα θηλυκά αναπαραγωγικά είναι σε μεγάλο βαθμό μονογαμικά και ζευγαρώνουν σε ένα μόνο συμβάν, μειώνοντας έτσι τη μετάδοση παθογόνων και παρασίτων στα πρωτεύοντα αναπαραγωγικά όργανα και μειώνοντας τη δυνατότητα για κάθετη μετάδοση παθογόνων (Cremer et al. 2007). Η ανοσολογική απόκριση του A. mellifera στους εισβολείς ξεκινά έξω από την αποικία με εξειδικευμένες μέλισσες-φύλακες που σταθμεύουν στην είσοδο της αποικίας για να απαγορεύουν σε μολυσμένα ή παρασιτισμένα άτομα την πρόσβαση στη φωλιά (Waddington and Rothenbuhler 1976, Drum and Rothenbuhler 1985, Cremer et al.).

Όταν η πρώτη γραμμή άμυνας των σημείων ελέγχου είναι ανεπαρκής για να αποτρέψει την εισβολή του εχθρού, αναπτύσσεται μια σειρά από άλλες κοινωνικές ανοσολογικές αντιδράσεις, συμπεριλαμβανομένης της απομάκρυνσης παρασίτων, του κοινωνικού πυρετού για την εξόντωση βακτηρίων από τη θερμότητα και της προφυλακτικής πρόσληψης ρητινών που υποστηρίζουν και αυξάνουν τη χημική αντίσταση στη μόλυνση. (Cremer et al. 2007). Οι κοινωνικοί πυρετοί στα μυρμήγκια (Cremer 2019) και στις μέλισσες (Goblirsch et al. 2020) μπορούν να μαγειρέψουν αποτελεσματικά μικροοργανισμούς και παρασιτικούς εισβολείς, είτε εξουδετερώνοντας είτε μειώνοντας την απειλή που θέτουν τέτοιοι εισβολείς (Sugahara and Sakamoto 2009, Goblirsch et al. 20).

Τα αντιμικροβιακά πεπτίδια συμβάλλουν επίσης ευρέως τόσο στην κοινωνική ανοσία όσο και στην ατομική ανοσοαπόκριση. Το δηλητήριο της μέλισσας έχει αντιμικροβιακές ιδιότητες όταν εφαρμόζεται στην επιδερμίδα και εναποτίθεται στη χτένα (Baracchi et al. 2011, Baracchi et al. 2012a, Moreau 2013, Simone-Finstrom 2017). Παρόμοιο φαινόμενο παρατηρείται σε επιλεγμένα είδη μυρμηγκιών, στα οποία η επιδερμιδική εφαρμογή του δηλητηρίου φαίνεται να έχει υγειονομικές επιπτώσεις (Tragust et al. 2013, Simone-Finstrom 2017). Οι υγιεινές συμπεριφορές, συμπεριλαμβανομένης της αναγνώρισης και απομάκρυνσης ασθενών ενηλίκων (Baracchi et al. 2012b) και η υγιεινή απομάκρυνση εξωπαρασίτων και παθογόνων παραγόντων χρησιμεύουν ως προληπτική δράση σε ένα ευρύ φάσμα ευκοινωνικών υμενόπτερων που αναζητούν τροφή, συμπεριλαμβανομένης της δυτικής μέλισσας A. mellifera (Bozic and Valentinic 1995), ασιατική μέλισσα Apis kerana (Hymenoptera: Apidae) (Rath 1999), και μυρμήγκια κοπής φύλλων Acromyrmex subterraneus (Hymenoptera: Formicidae) και Acromyrmex octospinosus (Hymenoptera: Formicidaet (R.2000).

Ενώ η κοινωνική ανοσία σε επίπεδο υπεροργανισμού είναι εξαιρετικά ωφέλιμη και κρίσιμη στην αρχική απόκριση στην εισβολή παθογόνου, είναι συχνά ανεπαρκής για να ξεπεραστεί η ιική παθογένεια απουσία μιας έμφυτης ανοσοαπόκρισης (Brutscher et al. 2015). Η έλλειψη κύριων συμπλεγμάτων ιστοσυμβατότητας, Τ-υποδοχέων ή ανοσοσφαιρινών χαρακτηριστικών των ανοσοποιητικών συστημάτων των σπονδυλωτών οδηγεί σε μεγάλη εξάρτηση από μηχανικούς φραγμούς σε ατομικό επίπεδο για τα παθογόνα και τις έμφυτες (χημικά μεσολαβούμενες) ανοσοαποκρίσεις. Μεταξύ των γνωστών οδών που εμπλέκονται στην ευκοινωνική έμφυτη ανοσία των εντόμων σε ιικά παθογόνα είναι η ανοσοανεπάρκεια (Imd), Toll, RNAi και Janus kinase (JAK/STAT), καθώς και η έκκριση αντιμικροβιακών πεπτιδίων (AMPs) (Barribeauet ). al. 2015, Brutscher et al. 2015, Brutscher and Flenniken 2015).

Οδός ανοσοανεπάρκειας (Imd).

Στα ευκοινωνικά υμενόπτερα, η εμπλοκή της ανοσολογικής ανεπάρκειας ή της οδού Imd στην άμυνα κατά των ιών είναι κάπως κρυπτική και η συντριπτική πλειοψηφία της έρευνας για το έντομο Imd περιορίζεται στη Drosophila. Η οδός Imd παίζει πολύπλοκο ρόλο στο ιστορικό ζωής των εντόμων, ενεργώντας ταυτόχρονα ως μονοπάτι ανοσοαπόκρισης και ως σημαντικός ρυθμιστής στην ανάπτυξη (Erler et al. 2011). Στο ανοσοποιητικό σύστημα της Drosophila, η Imd είναι υπεύθυνη για τη ρύθμιση της πρωτεΐνης NF-kB Relish (Dushay et al. 1996, Myllymäki and Rämet 2014) και την έκφραση της πλειοψηφίας των αντιμικροβιακών πεπτιδίων της Drosophila (AMPs) (Myllymäki et al. 2014).

Στο Drosophila, η ενεργοποίηση της οδού Imd ξεκινά με την αναγνώριση μικροβιακών παραγόντων, που διευκολύνεται από την ανίχνευση μοριακών μοτίβων που σχετίζονται με παθογόνο (PAMPs) που είναι μοναδικά για το παθογόνο. Η δραστηριότητα Imd συνδέεται συχνότερα με βακτηριακά παθογόνα, ειδικά αρνητικά κατά Gram και ορισμένα θετικά κατά Gram βακτήρια, καθώς το PGRP-LC (διαμεμβρανικός υποδοχέας) συνδέεται κατά προτίμηση με ένα μεσοδιαμινοπιμελικό οξύ μοναδικό για τα βακτήρια (Kaneko and Silverman 2005, Kleino and Silverman 2014, 2019). Λειτουργεί ως ο κύριος υποδοχέας στην έναρξη της οδού Imd σε συστηματική λοίμωξη ή στην εντοπισμένη απόκριση του μέσου εντέρου στο πρόσθιο τμήμα του μέσου εντέρου σε εντοπισμένη λοίμωξη (Choe et al. 2002, Gottar et al. 2002, ZaidmanRémy et al. 2006 , Myllymäki et al. 2014). Μεταξύ των κοινών παραγόντων αναγνώρισης είναι η πεπτιδογλυκάνη, ένα δομικό συστατικό πολλών βακτηριακών παθογόνων.

Περιέργως, η έκτοπη έκφραση της PGRP στο λιπώδες σώμα της Drosophila μπορεί να ενεργοποιήσει την έκφραση των αντιμικροβιακών πεπτιδίων απουσία μόλυνσης (Myllymäki et al. 2014). Η συμμετοχή της οδού Imd ποικίλλει ανάλογα με το είδος του μολυσματικού παράγοντα. Το Imd παίζει μεγαλύτερο ρόλο στην άμυνα της Drosophila έναντι του ιού Sindbis και του ιού της παράλυσης του κρίκετ απ' ό,τι το Toll, ενώ το Imd δεν φαίνεται να εμπλέκεται σε μεγάλο βαθμό στην κάθαρση του ιού Drosophila C (Brutscher et al. 2015).

Πρόσφατη εργασία υποστηρίζει την επίπτωση του Imd ως απάντηση σε ιούς. Η μοριακή εργασία που διερευνά την ιική ανοσοαπόκριση στο μυρμήγκι της Αργεντινής Linepithema humile (Hymenoptera: Formicidae) αποκάλυψε μια κλίση απόκρισης σε διαφορετικούς τύπους παθογόνων. L. humile μεταγραφική ανάλυση της ανοσοαπόκρισης σε βακτηριακό Pseudomonas spp. λοίμωξη (Pseudomonadales: Pseudomonadaceae) και τον ιό L. humile 1, ενώ το παθογόνο της μέλισσας Black Queen Cell Virus δεν προκάλεσε σημαντική μεταβολή στην έκφραση της ανοσολογικής οδού (Lester et al. 2019). Το Relish, ένας μεταγραφικός παράγοντας στο μονοπάτι Imd, έχει κλωνοποιηθεί και προσδιοριστεί η αλληλουχία τόσο από τις μακροβιότητες Nothomyrmecia (Hymenoptera: Formicidae) όσο και από διάφορα είδη μυρμηγκιών Myrmecia, και πιθανότατα εμπλέκεται στην αυξημένη έκκριση αντιμικροβιακών πεπτιδίων (Schlüns and Crozier 2000000. ). Η μετα-ανάλυση της απόκρισης σε επίπεδο μεταγραφής στη μέλισσα A. mellifera σε θεραπείες έκθεσης στον ιό με φορέα ακάρεων Varroa έδειξε επίσης διαφορική έκφραση των γονιδίων Imd iap2 και rel (Doublet et al. 2017).

Ενώ η ευκοινωνική εμπλοκή του Imd από έντομα στην ιική ανοσολογική απόκριση παραμένει κάπως αποφυγή, πρόσφατη εργασία στο Drosophila οδήγησε στην ταυτοποίηση του dreidel, ενός γονιδίου που κωδικοποιεί μια κυκλοφορούσα πρωτεΐνη που εμπλέκεται στην καταστολή του Imd. Το Deidel έχει καταληφθεί από αρκετούς ιούς DNA εντόμων, καταστέλλοντας την ενεργοποίηση της οδού Imd στην ανοσολογική απόκριση του ξενιστή στην ιογενή μόλυνση. Αυτό με τη σειρά του οδήγησε στην ανακάλυψη ότι η κινάση IKK και ο παράγοντας μεταγραφής NF-K ήταν κρίσιμοι για την κάθαρση τόσο του ιού Drosophila C όσο και του ιού της παράλυσης του κρίκετ (Imler 2019). Και οι δύο αυτοί ιοί είναι μέλη της οικογένειας των ιών Dicistroviridae, στην οποία ανήκουν πολλά από τα ιικά παθογόνα που φιλοξενούνται από τα ευκοινωνικά Υμενόπτερα.

Διαδρομή Διοδίων

Όπως συμβαίνει με πολλά μονοπάτια ανοσίας των εντόμων, η πλειονότητα των εργασιών που έγιναν στο έντομο Toll έχει επικεντρωθεί στη Drosophila. Το toll είναι μια άκρως συντηρημένη οδός σε όλα τα γένη και είναι αναπόσπαστο τόσο για την ανοσοαπόκριση όσο και για τις αναπτυξιακές διαδικασίες των σπονδυλωτών και των εντόμων (Evans et al. 2006). Ο φόρος εμπλέκεται συχνότερα σε μυκητιακή και θετική κατά Gram ανοσία στα έντομα, αλλά τα στοιχεία δείχνουν ότι η ιική ανοσολογική απόκριση μπορεί να προκληθεί και από τη σηματοδότηση Toll (Doublet et al. 2017, Rosales and Vonnie 2017, Lester et al. 2019, Baty et al. 2020). Στη Drosophila, το Toll ξεκινά από τη διάσπαση του μεταγραφικού παράγοντα Spatzle που μοιάζει με κυτοκίνη και τη δέσμευση του C-τερματικού τμήματος της πλούσιας σε λευκίνη επανάληψης (LRR) του Toll (Weber et al. 2007, Lindsay and Wasserman 2014).

Όταν το Spatzle δεσμεύεται στο Toll LRR, το Toll διμερίζεται και γίνεται ενεργό. Μετά την ενεργοποίηση, οι τομείς ομολογίας του υποδοχέα Toll/ιντερλευκίνης-1 (TIR) ​​διμερίζονται, γεγονός που προάγει τη δέσμευση της πρωτεΐνης προσαρμογέα MyD88 μέσω του τομέα TIR της. Στη συνέχεια, το MyD88 δεσμεύει τον προσαρμογέα πρωτεΐνης Tube και στρατολογεί την πρωτεϊνική κινάση Pelle η οποία συνδέεται με τις περιοχές θανάτου. Η στρατολόγηση Pelle οδηγεί σε αυτοφωσφορυλίωση του Pelle, η οποία προκαλεί αποικοδόμηση του αναστολέα Cactus. Η αποικοδόμηση του κάκτου προκαλεί την απελευθέρωση μεταγραφικών παραγόντων είτε Diff είτε Dorsal, οι οποίοι στη συνέχεια μετατοπίζονται στον πυρήνα (Lindsay and Wasserman 2014).

Ο φόρος εμπλέκεται επίσης στην ανοσολογική απόκριση των ευκοινωνικών υμενόπτερων. Σημειωτέον, υπάρχουν δύο εύλογοι ορθολόγοι Spatzle που είναι εμφανείς στο γονιδίωμα της μέλισσας (GB13503, GB15688) (Evans et al. 2006). Η αλληλούχιση του γονιδιώματος της μέλισσας αποκάλυψε επίσης δύο ομόλογα του μεταγραφικού παράγοντα Drosophila Dorsal και των ενδοκυτταρικών συστατικών Cactin, Pellino, παράγοντας που σχετίζεται με τον υποδοχέα TNF-2 και Tollip.

Όλα αυτά τα συστατικά πιστεύεται ότι διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην οδό Toll και όλα φαίνεται να υπάρχουν τόσο στο Drosophila όσο και στα είδη μελισσών (Evans et al. 2006, Doublet et al. 2017). Μεταγραφικές μελέτες έχουν ενοχοποιήσει τον Toll σε έναν πολύπλοκο ρόλο στην ιική απόκριση στη μέλισσα. νεαρές μέλισσες που μολύνθηκαν πειραματικά με τον ιό της οξείας παράλυσης του Ισραήλ (IAPV) εμφάνισαν αυξημένη έκφραση των γονιδίων Toll, ενώ οι πιο ώριμες, φυσικά μολυσμένες μέλισσες δεν εμφάνισαν μεταγραφικές επιπτώσεις του Toll (Brutscher et al. 2015, Galbraith et al. 2015). Ενώ η ανοσολογική απόκριση του ιού των μυρμηγκιών παραμένει ελάχιστα κατανοητή, πρόσφατη εργασία στο Αργεντινό μυρμήγκι L. humile υποστήριξε επίσης την πεποίθηση ότι ένα βασικό σύνολο ανοσογονιδίων εμπλέκεται στην ανοσοαπόκριση των μυρμηγκιών στην πρόκληση του παθογόνου (Lester et al. 2019). Το μονοπάτι διοδίων NF-kB ομόλογο ραχιαίο-1Α προκλήθηκε μεταγραφικά σε μέλισσες εργάτριας κάστας όταν παρασιτώθηκαν από το άκαρι Varroa, υποδηλώνοντας έντονα ότι το Toll εμπλέκεται ως απόκριση στη μόλυνση από τον ιό του παραμορφωμένου φτερού (DWV), καθώς η Varroa είναι υπεύθυνη για Μετάδοση DWV σε μέλισσες (Doublet et al. 2017).

Άλλα στοιχεία της οδού των διοδίων έχουν εντοπιστεί και στα ευκοινωνικά Υμενόπτερα. Ο μεταγραφικός παράγοντας Relish έχει κλωνοποιηθεί και προσδιοριστεί η αλληλουχία του σε είδη μυρμηγκιών Nothomytmecia macros καθώς και σε αρκετά είδη Myrmecia (Schluns and Crozier 2009, Johansson et al. 2013, Lindsay and Wasserman 2014). Ομοίως, τα στοιχεία της διαδρομής σηματοδότησης Toll Toll, Pelle και Dorsal έχουν κλωνοποιηθεί και προσδιοριστεί η αλληλουχία τους στο Formica aquilegia (Hymenoptera: Formicidae) (Lindsay and Wasserman 2014).

Το μονοπάτι σηματοδότησης Toll έχει επίσης εμπλακεί στην ανοσολογική απόκριση των παγκόσμιων εισβολέων μυρμηγκιών στην πρόκληση των ιικών παθογόνων. Οι Lester et al, 2019 χρησιμοποίησαν ανάλυση αλληλουχίας RNA για να αναγνωρίσουν ιούς που μολύνουν διεισδυτικά υμενόπτερα. Τα πιο έντονα συσχετισμένα γονίδια του ανοσοποιητικού που εμπλέκονται σε ιική λοίμωξη από RNA θετικής λογικής (Deformed Wing Virus and Linepithema humile virus-1) είναι οι πρωτεΐνες αναγνώρισης πεπτιδίων που αποδίδονται στις οδούς Toll και Imd στο διεισδυτικό μυρμήγκι της Αργεντινής (Lester et al. 2019 ). Αυτό υποδηλώνει ισχυρή υπόσχεση για παρόμοια εμπλοκή της οδού Toll στην απόκριση του κόκκινου εισαγόμενου μυρμηγκιού πυρκαγιάς στους ιούς Solenopsis invicta, καθώς αυτοί οι ιοί είναι επίσης θετικής αίσθησης, μονόκλωνοι ιοί RNA (Valles et al. 2004).

Αντιμικροβιακά Πεπτίδια

Τα αντιμικροβιακά πεπτίδια (AMPs) είναι ποικίλα, εξαιρετικά διατηρημένα και κρίσιμοι τελεστές που υπάρχουν σε μια ποικιλία ανοσοποιητικών συστημάτων σπονδυλωτών και ασπόνδυλων. Τα AMP εμπλέκονται στην ανοσολογική απόκριση έναντι πολλών ομάδων παθογόνων και δρουν ως απόκριση στις μικροβιακές μεμβράνες των παθογόνων. Γενικά αποτελούνται από 15–20 αμινοξέα και ταξινομούνται με βάση τη δομή και τη σύστασή τους στα αμινοξέα (Wu et al. 2018). Ενώ τα AMP είναι κυρίως τελεστές έναντι βακτηριακών παθογόνων, ορισμένα είναι αποτελεσματικά ως απάντηση σε ιικές προκλήσεις (Evans and Lopez 2004, Yi et al. 2014, Wu et al. 2018).

Μεταξύ αυτών είναι οι κεκροπίνες, οι οποίες αρχικά αναγνωρίστηκαν και απομονώθηκαν από την αιμολέμφο του σκώρου της κεκροπιάς Hyalophora cecropia (Lepidoptera: Saturniidae) από την οποία προέρχεται το όνομα (Hultmark et al. 1982). Ενώ οι κεκροπίνες εμπλέκονται σε μεγάλο βαθμό στην άμυνα έναντι των θετικών κατά Gram και αρνητικών κατά Gram βακτηρίων, η κεκροπίνη P1 αναστέλλει την απελευθέρωση ιικών σωματιδίων και εξασθενεί την απόπτωση που προκαλείται από τον ιό (Schluns and Crozier 2009, Guo et al. 2014, Wu et al. 2018). ιογενής διάδοση. Ο μηχανισμός δράσης περιλαμβάνει διάσπαση του περιβλήματος του ιού και παρουσιάζει σημαντική ανασταλτική δράση κατά της απελευθέρωσης ιικών σωματιδίων (Schluns and Crozier 2009, Guo et al. 2014, Wu et al. 2018).

Αρκετά AMPs έχουν εντοπιστεί στα μυρμήγκια. Οι άμυνες αναγνωρίστηκαν μέσω κλωνοποίησης και προσδιορισμού αλληλουχίας σε 25 είδη μυρμηγκιών φορμυκίνης και 2 είδη Myrmica (Schluns and Crozier 2009). Μεταξύ των ταυτοποιημένων γονιδίων που σχετίζονται με το AMP είναι ένα που κωδικοποιεί έναν αναστολέα πρωτεάσης σερίνης που θα μπορούσε να εμπλέκεται στην ανοσολογική σηματοδότηση (Schluns and Crozier 2009). Δύο AMPs που είναι παρόμοια με το υμενόπτερο και πάλι από τη μέλισσα A. mellifera έχουν εντοπιστεί στο κόκκινο εισαγόμενο μυρμήγκι πυρκαγιάς Solenopsis invicta (Tian et al. 2004). Αυτά τα δύο AMP εκφράζονται πιο έντονα σε νεοσυντονισμένες βασίλισσες S. invicta παρά σε μη ζευγαρωμένες βασίλισσες, υποδηλώνοντας μια πρόκληση ανοσοποιητικού που σχετίζεται με το ζευγάρωμα (Evans et al. 2006). Τα AMPs έχουν επίσης εντοπιστεί στο δηλητήριο ορισμένων μυρμηγκιών (Kuhn-Nentwig 2003). Μεταξύ αυτών είναι οι ινσουλίνες, οι οποίες παρουσιάζουν ομοιότητα με τη μελιτίνη από το A. mellifera. Η μελιτίνη είναι αντιμικροβιακή και αιμολυτική (Schluns and Crozier 2009).

Τα είδη Bombus και το A. mellifera έχουν αποδειχθεί ότι έχουν αντίγραφα των γονιδίων AMP defensin (1 αντίγραφο στο Bombus και 2 αντίγραφα στο A. mellifera) (Barribeau et al. 2015). Ενώ πάλι και τα υμενόπτερα συνδέονται με βακτηριακή ανοσολογική απόκριση, οι συγγραφείς σημειώνουν ότι η μεγάλης κλίμακας αποικοδόμηση των ιστών που σχετίζεται με το ξεφούσκωμα θα μπορούσε να προκαλέσει την απελευθέρωση κυτταροδεσμευμένων μικροοργανισμών, προκαλώντας την απελευθέρωση των AMPs σε απόκριση (Tian et al. 2004). Ένα παρόμοιο φαινόμενο θα μπορούσε να εμπλέκεται στην ιική ανοσολογική απόκριση. Η μέλισσα A. mellifera είναι μοναδική στην εφαρμογή των AMPs ως μορφή κοινωνικής και μοριακής ανοσοαπόκρισης. Το royalizing είναι μια άμυνα εντόμων που απομονώνεται από τον βασιλικό πολτό της μέλισσας και παίζει ρόλο στην ανοσία και την ανάπτυξη (Bílikova et al. 2015). Θα πρέπει ωστόσο να σημειωθεί ότι τα AMPs που εντοπίστηκαν στα κοινωνικά Υμενόπτερα έχουν ενοχοποιηθεί ως απόκριση σε βακτηριακά (Gram-θετικά και Gram-αρνητικά) και μυκητιακά παθογόνα (Wu et al. 2018). Η συμμετοχή AMP στην ευκοινωνική ανοσολογική απόκριση του ιού των υμενοπτέρων δεν έχει τεκμηριωθεί από όσο γνωρίζουμε, αλλά τα στοιχεία δείχνουν ότι αυτή θα μπορούσε να είναι μια συναρπαστική περιοχή εξερεύνησης (Lester et al. 2019).

RNAi

Το RNAi, ή παρεμβολή/σίγαση RNA, είναι μια εξαιρετικά διατηρημένη ρυθμιστική και αμυντική οδός μέσω της οποίας η Drosophila και άλλα έντομα καταπολεμούν την ιογενή μόλυνση. Η οδός RNAi προχωρά με δύο κύρια βήματα, την έναρξη και την εκτέλεση (Van Rij et al. 2006, Zambon et al. 2006). Στην έναρξη, τα δίκλωνα RNA (dsRNA) επεξεργάζονται από τις ενδοριβονουκλεάσες Dicer1 ή Dicer2 σε μικρότερα τμήματα dsRNA με 3' προεξέχοντα άκρα. Τα επεξεργασμένα, μικρότερα RNA χρησιμοποιούνται για την έναρξη των βημάτων εκτέλεσης RNAi (Zambon et al. 2006, Brutscher and Flenniken 2015, Brutscher et al. 2015). Μετά την έναρξη, μικρές τομές RNA ενσωματώνονται στο σύμπλοκο σιγής RISC ή επαγόμενο από RNA. Αυτό περιλαμβάνει τη δέσμευση του κλώνου προτύπου σε μια πρωτεΐνη Αργοναυτών. Ο αντιπληροφοριακός κλώνος των μικρών dsRNA στη συνέχεια ενσωματώνεται στο RISC από την πρωτεΐνη r2d2 (Schwarz et al. 2004). Ο μοναδικός κλώνος του dsRNA που ενσωματώθηκε στο RISC με τη δέσμευση πρωτεΐνης Αργοναύτη παραμένει και λειτούργησε ως οδηγός για τον εντοπισμό συμπληρωματικού mRNA.

Αυτό ονομάζεται σκέλος οδηγός. Η δέσμευση με mRNAs εντός του κυττάρου είναι ακριβής λόγω της καθοδήγησης μέσω του ζευγαρώματος βάσεων μεταξύ του κλώνου που συνδέεται με το RISC και του στόχου. Μετά τη δέσμευση, ο Argonaut ξεκινά και καταλύει τη διάσπαση του στοχευόμενου mRNA, με αποτέλεσμα την αποικοδόμηση. Η διαδικασία είναι παρόμοια όταν τα microRNAs χρησιμοποιούνται ως οδηγός κλώνος στο Argonaut, αλλά η καθοδήγηση miRNA μπορεί να οδηγήσει σε ανακριβή δέσμευση και αποικοδόμηση μεγαλύτερων mRNAs (Schwarz et al. 2004). Αν και είναι ζωτικής σημασίας για τη ρύθμιση πολλών ενδογενών mRNAs, η δέσμευση και η αποικοδόμηση RNAi εμπλέκονται επίσης στον έλεγχο των ιών και διατηρούνται σε μεγάλο βαθμό σε μια ποικιλία οργανισμών, συμπεριλαμβανομένων των φυτών, των ασπόνδυλων και ορισμένων βακτηρίων (Robbins et al. 2009).

Η οδός siRNA έχει εμπλακεί στην άμυνα έναντι των ιικών παθογόνων στο Drosophila και σε άλλα έντομα. Η μόλυνση από τον ιό Flockhouse αποδείχθηκε ότι είναι ελάχιστα λοιμώδης έναντι της Drosophila σε μύγες άγριου τύπου (50 τοις εκατό επιβίωσης 15 ημέρες μετά τη μόλυνση), ενώ οι μεταλλαγμένες μύγες Dicer-2 έδειξαν 60 τοις εκατό θνησιμότητα 6 dpi και 95 τοις εκατό στα 15 dpi (Wang et al. 2006). Η οδός siRNA είναι εξαιρετικά συντηρημένη και εμπλέκεται επίσης στην κοινωνική ανοσολογική απόκριση του ιού των υμενοπτέρων. Η πλειοψηφία των ιικών παθογόνων που μολύνουν το κοινωνικό Hymenopteran honey bee A. mellifera είναι ιοί RNA στις οικογένειες Dicistroviridae και Iflaviridae (Niu et al. 2014). Ο βαθύς προσδιορισμός αλληλουχίας που πραγματοποιήθηκε σε αποικίες που πάσχουν από διαταραχή κατάρρευσης αποικίας εντόπισε άφθονα 21-22 νουκλεοτιδικά siRNA με τέλεια αλληλουχία που ταιριάζει με τον ιό της οξείας παράλυσης του Ισραήλ (IAPV), τον ιό της μέλισσας του Κασμίρ, τον ιό του παραμορφωμένου φτερού (DWV) (Hunter et al. 2010), και A. mellifera rhabdoviruses-1 και -2 (McMenamin and Flenniken 2018). Η μείωση του ιικού τίτλου του IAPV και του DWV αποδείχθηκε, υποστηρίζοντας τον ισχυρισμό ότι η οδός siRNA εμπλέκεται στην ιική ανοσολογική απόκριση όπως στο Drosophila (Hunter et al. 2010). Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν όταν οι αποικίες μελισσών του Ισραήλ και των Ηνωμένων Πολιτειών προκλήθηκαν πειραματικά με τα οκτώ διαφορετικά είδη ιών (Chejanovsky et al. 2014).

Ομοίως, οι αποικίες μελισσών της Φλόριντα και της Πενσυλβάνια προκάλεσαν σημαντική προστασία από τις αρνητικές επιπτώσεις του IAPV από την ομόλογη έκθεση dsRNA (Hunter et al. 2010). Αυξημένη έκφραση του dicer και του argonaute-2 σημειώθηκε με την έκθεση τόσο σε πειραματικό μοντέλο ιού (Brutscher et al. 2017) όσο και στον παθογόνο ιό Israeli Acute Paralysis (IAPV) στη μέλισσα (Galbraith et al. 2015). Οι προνύμφες A. cerana που υποβλήθηκαν σε αγωγή με dsRNA ειδικό για τον κινεζικό ιό Sacbrood οδήγησαν επίσης σε μείωση του ιικού τίτλου του ιού που υπήρχε στις αποικίες που ελήφθησαν δείγματα (Brutscher et al. 2015, Brutscher and Flenniken 2015). Αυτά τα αποτελέσματα είναι πιθανό να σχετίζονται με τα ενδιαφέροντα για την απόκριση διεισδυτικών μυρμηγκιών σε ιικά παθογόνα, καθώς πολλά παθογόνα που μολύνουν τα διεισδυτικά μυρμήγκια ταξινομήθηκαν ή είχαν ταξινομηθεί προηγουμένως ως μέλη της οικογένειας των ιών Dicistroviridae (Lester et al. 2019, Baty et al. 2020).

JAK/STAT

Στη Drosophila, οι συνδέτες της οδού JAK/STAT (κινάση Janus/μετατροπέας σήματος και ενεργοποιητής μεταγραφής) περιλαμβάνουν τρεις πρωτεΐνες που μοιάζουν με κυτοκίνη που ονομάζονται unpaired (upd), unpaired2 (upd2) και unpaired3 (upd3). Όλα προκαλούνται από τραυματισμό ιστού. Το Upd επάγεται από τη βακτηριακή ανοσολογική απόκριση, αλλά το upd2 και το upd3 επάγονται ως απόκριση στην ανίχνευση ιικού παθογόνου. Σε απόκριση στην παθογόνο εισβολή, κάθε ένα από τα μόρια επάνω συνδέεται ειδικά με έναν μοναδικό υποδοχέα που ονομάζεται Domeless. Στη Drosophila, υπάρχει ένα JAK (Avadhanula et al. 2009) και ένας παράγοντας μεταγραφής STAT, hopscotch και Stat92E, αντίστοιχα.

Σε απόκριση στη δέσμευση μιας κυτοκίνης σε έναν υποδοχέα, ο υποδοχέας διμερίζει και ενεργοποιεί το JAK. Τα ενεργοποιημένα JAK στη συνέχεια φωσφορυλιώνονται μεταξύ τους καθώς και συγκεκριμένα υπολείμματα τυροσίνης στον υποδοχέα, τα οποία στη συνέχεια λειτουργούν ως θέσεις σύνδεσης για τους τομείς ομολογίας Src 2 του μορίου STAT. Τα STAT φωσφορυλιώνονται επίσης από τα JAK, επιτρέποντάς τους να διμερίζονται και να μετατοπίζονται στον πυρήνα για να δρουν ως προαγωγείς των γονιδίων-στόχων τους (Myllymäki και Rämet 2014).

Η οδός JAK/STAT στα έντομα έχει μελετηθεί καλύτερα στη Drosophila, η οποία μαστίζεται από αρκετούς ιούς φυσικούς εχθρούς. Όπως συμβαίνει στην απόκριση των εντόμων σε άλλα παθογόνα, η ανοσολογική απόκριση της Drosophila σε ιικά παθογόνα περιλαμβάνει διασταυρούμενη συζήτηση μεταξύ πολλαπλών συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων των Toll και JAK/STAT. Τα γονίδια ανοσοαπόκρισης που προκαλούνται από εισβολείς μυκήτων και βακτηριακών παθογόνων είναι διαφορετικά από αυτά που προκαλούνται από ιούς, υποδηλώνοντας ένα συγκεκριμένο σύστημα απόκρισης προσαρμοσμένο για τους εισβολείς που στοχεύουν (Myllymäki and Rämet 2014). Έχει επίσης σημειωθεί ότι πολλά γονίδια ενεργοποιούνται από το μονοπάτι JAK/STAT ως απόκριση στον ιό Drosophila C και τα ιικά φορτία και η θνησιμότητα αυξάνονται με ανεπάρκειες σε αυτό το μονοπάτι (Myllymäki and Rämet 2014).

Έχει αποδειχθεί ότι η έκφραση των κυτοκινών Upd2 και Upd3 από Drosophila προκαλείται έντονα μετά από μόλυνση με τον ιό της παράλυσης του κρίκετ (οικογένεια Dicistroviridae) (Lamiable and Imler 2014). Αυτό σχετίζεται με τις ανοσολογικές μελέτες σε χωροκατακτητικά μυρμήγκια και μέλισσες, καθώς πολλά από τα παθογόνα που μολύνουν αυτά τα ευκοινωνικά υμενόπτερα είναι μέλη του Dicistroviridae. Οι ιοί Solenopsis invicta των παθογόνων μυρμηγκιών της πυρκαγιάς τοποθετήθηκαν αρχικά στην ίδια οικογένεια ιών (Valles et al. 2004) και μπορούσαν να ανταποκριθούν παρόμοια με το πολύ πιο διεξοδικά μελετημένο μοντέλο Drosophila. Περαιτέρω, τα μονοπάτια siRNA και JAK/STAT εμπλέκονται σε αλληλεπίδραση μεταξύ τους ως απόκριση σε παθογόνο εισβολή (Niu 2015) και το JAK/STAT έχει εμπλακεί στην ιική ανοσολογική απόκριση στο Hymenopteran Bombus terrestris, την ουρά με ουρά μέλισσα.

Για να αξιολογήσει τη συμμετοχή του JAK/STAT στην ιογενή ανοσοαπόκριση του B. terrestris, ο Niu, 2015 σίγησε το βασικό συστατικό JAK/STAT Hop πριν από τον εμβολιασμό με τον ιό της οξείας παράλυσης του Ισραήλ (IAPV) και τον ιό της αργής παράλυσης των μελισσών (SPBV). Αυτή η μελέτη δεν έδειξε σημαντική σχέση μεταξύ του τίτλου IAPV σε σύγκριση με τις μη μολυσμένες μέλισσες ελέγχου, αλλά υπήρξε σημαντική αύξηση στον τίτλο του ιού SPBV δύο ημέρες μετά τη μόλυνση, υποδηλώνοντας μια χρονική συνιστώσα στη σηματοδότηση JAK/STAT στην ιική ανοσολογική απόκριση στο B. terrestris (Niu 2015) (Supp Material [μόνο διαδικτυακά]).

Τελικές παρατηρήσεις

Η ανοσολογική απάντηση των κοινωνικών υμενόπτερων στην πρόκληση των ιικών παθογόνων που τα μολύνουν είναι ένα δυναμικό, πολύπλευρο θέμα που μόλις πρόσφατα άρχισε να πειράζεται. Καθώς αυτές οι ερευνητικές προσπάθειες έχουν προχωρήσει, η βαρύτητα και η σημασία της έμφυτης ανοσίας στα συμφέροντα της οικονομικής βιοποικιλότητας συνειδητοποιούνται. Τα Eusocial Hymenoptera είναι σημαντικά οικολογικά και οικονομικά τόσο σε επιβλαβείς όσο και σε συνεισφέρουσες ικανότητες. Μεταξύ αυτών, η μέλισσα A. mellifera είναι ένα από τα πιο οικονομικά ωφέλιμα έντομα στην ανθρώπινη γεωργία, συνεισφέροντας δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως σε παγκόσμια κλίμακα (Brutscher et al. 2015, Popovska Stojanov et al. 2021). Παρά τον εκπληκτικά σημαντικό ρόλο της μέλισσας και τις προσπάθειες διατήρησης για τη διατήρησή τους, πάνω από το 30 τοις εκατό των αποικιών των Ηνωμένων Πολιτειών πεθαίνουν ετησίως, με πολλές από αυτές τις απώλειες να αποδίδονται στη διαταραχή κατάρρευσης αποικίας (CCD) (Brutscher et al. 2015, McMenamin and Genersch 2015, McMenamin και Flenniken 2018).

Καθώς αυτός ο κύριος επικονιαστής συνεχίζει να καταστρέφεται από ιογενείς ασθένειες, η ανάγκη για περαιτέρω έρευνα για το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα γίνεται ολοένα και πιο εμφανής. Στο αντίθετο άκρο του φάσματος ενδιαφέροντος βρίσκονται χωροκατακτητικά είδη μυρμηγκιών. Τα χωροκατακτητικά μυρμήγκια είναι εξαιρετικά επιτυχημένα, σε σημείο να προκαλούν σημαντικές οικονομικές απώλειες και απώλειες στη βιοποικιλότητα. Έχοντας αυτό υπόψη, η αναζήτηση ασφαλών, αποτελεσματικών, ειδικών για τον ξενιστή και αυτο-πολλαπλασιαζόμενων παραγόντων βιολογικού ελέγχου για την καταπολέμηση των εισβολέων μυρμηγκιών έχει οδηγήσει στον εντοπισμό αρκετών ιικών φυσικών εχθρών που θεωρούνται πολλά υποσχόμενοι παράγοντες βιολογικού ελέγχου. Αν και η εφαρμογή ιικού φυσικού εχθρού είναι ένας συναρπαστικός τομέας έρευνας, η κατανόηση των αλληλεπιδράσεων ξενιστή-παράγοντα και της ανοσολογικής απόκρισης του ξενιστή στο παθογόνο είναι κρίσιμης σημασίας για την επιτυχία του βιολογικού ελέγχου. Καθώς ο αντίκτυπος των ιικών παθογόνων που μολύνουν τα ευκοινωνικά έντομα γίνεται όλο και πιο εμφανής, η επέκταση της κατανόησης της πρόκλησης ιικών παθογόνων γίνεται όλο και πιο σημαντική τόσο για την επιστήμη της έρευνας όσο και για τη γεωργία.

Η ανοσία που προκαλείται ακόμη και από στενά σχετιζόμενα παθογόνα είναι πολύ ποικιλόμορφη και κάπως ασυνεπής μεταξύ των ταξινομικών ομάδων, και οι πλήρεις επιπτώσεις αυτών των αποκρίσεων μπορούν να προβληθούν μόνο προς το παρόν. Οι ιοί θα μπορούσαν να αναστείλουν την επαγωγή ορισμένων οδών και η ανοσολογική απόκριση ακόμη και σε στενά συγγενείς ιούς φυσικούς εχθρούς μπορεί να διαφέρει σημαντικά μεταξύ των ταξινομικών ειδών. Ενδιαφέρουσα είναι επίσης η παρατήρηση ότι, ιδιαίτερα στα μυρμήγκια, ορισμένα μονοπάτια είναι αποτελεσματικά έναντι ορισμένων ιών αλλά όχι άλλων. Ορισμένα γονίδια συσχετίστηκαν θετικά με μια ιογενή πρόκληση στα μυρμήγκια της Αργεντινής, ενώ άλλα συσχετίστηκαν αρνητικά. Η ανοσολογική απόκριση των εντόμων στην εισβολή ιικών παθογόνων είναι ένας τομέας μελέτης που εξακολουθεί να παρέχει άφθονες ευκαιρίες για νέα έρευνα, ιδίως όσον αφορά τις προσεγγίσεις βιολογικού ελέγχου που βασίζονται σε παθογόνα των εντόμων παρασίτων. Περαιτέρω πρόσφατη εργασία έριξε φως στους ρόλους των μεταδιδόμενων RNA (Maori et al. 2019), της διαγενεακής ανοσολογικής εκκίνησης (Amiri et al. 2020) και των πρωτεϊνών θερμικού σοκ (McMenamin et al. 2020) τόσο στην κοινωνική όσο και στην έμφυτη ανοσία. Υπάρχουν αναμφίβολα πολλά να μάθουμε για την ανοσολογική απόκριση στα ιικά παθογόνα στα ευκοινωνικά υμενόπτερα. το μέλλον είναι λαμπρό για αυτόν τον συναρπαστικό τομέα σπουδών.

Ευχαριστίες

Αυτό το έργο χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα επιχορήγησης σπόρων για την έρευνα και διαχείριση των επεμβατικών μυρμηγκιών του Πανεπιστημίου Texas A&M.

Παραπομπές που αναφέρονται

1. Adams, C. 2019. Γεωργικές και ιατρικές επιπτώσεις των εισαγόμενων μυρμηγκιών πυρκαγιάς. Fire Ants and Leaf-Cutting Ants, CRC Press, σελ. 48–57.

2. Amiri, Ε., J. J. Herman, Μ. Κ. Strand, D. R. Tarpy και Ο. Rueppell. 2020. Το προφίλ μεταγραφής αυγού ανταποκρίνεται στη μόλυνση από τον ιό της μητέρας σε μέλισσες, Apis mellifera. Μολύνω. Genet. Evol. 85: 104558.

3. Avadhanula, V., B. P. Weasner, G. G. Hardy, J. P. Kumar, and R. W. Hardy. 2009. Ένα νέο σύστημα για την έναρξη της σύνθεσης RNA αλφαϊού αποκαλύπτει έναν ρόλο για το μονοπάτι Imd στην αντιική απόκριση των αρθροπόδων. Plos Pathog. 5: e1000582.

4.Baracchi, D., S. Francese, and S. Turillazzi. 2011. Πέρα από την αντιαρπακτική άμυνα: το δηλητήριο της μέλισσας λειτουργεί ως συστατικό της κοινωνικής ανοσίας. Toxicon. 58: 550–557.

5.Baracchi, D., G. Mazza, and S. Turillazzi. 2012α. Από την ατομική στη συλλογική ανοσία: ο ρόλος του δηλητηρίου ως αντιμικροβιακού παράγοντα στις κοινωνίες σφηκών Stenogastrinae. J. Insect Physiol. 58: 188–193.

6.Baracchi, D., A. Fadda, and S. Turillazzi. 2012β. Στοιχεία για αντισηπτική συμπεριφορά προς άρρωστες ενήλικες μέλισσες σε αποικίες μελισσών. J. Insect Physiol. 58: 1589–1596.

7. Barribeau, S. M., B. M. Sadd, L. du Plessis, M. J. Brown, S. D. Buechel, K. Cappelle, J. C. Carolan, O. Christiaens, T. J. Colgan και S. Erler. 2015. Ένα εξασθενημένο ανοσοποιητικό ρεπερτόριο προηγείται της εξέλιξης της κοινωνικότητας στις μέλισσες. Genome Biol. 16: 1–21.

8. Baty, J. W., M. Bulgarella, J. Dobelmann, Α. Felden, and P. J. Lester. 2020. Ιοί και οι επιπτώσεις τους στα μυρμήγκια (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 30:213–228.

9. Bílikova, Κ., S. C. Huang, I. P. Lin, J. Šimuth, and C. C. Peng. 2015. Σχέση δομής και αντιμικροβιακής δραστηριότητας του royalizing, ενός αντιμικροβιακού πεπτιδίου από τον βασιλικό πολτό του Apis mellifera. Πεπτίδια. 68: 190–196.

10. Bozic, J., and T. Valentincic. 1995. Ποσοτική ανάλυση της συμπεριφοράς κοινωνικής περιποίησης της μέλισσας Apis mellifera carnica [αυτοκαθαρισμός, χορός περιποίησης, εξωπαράσιτο]. Apidologie, Γαλλία.

11. Brutscher, L. M., and M. L. Flenniken. 2015. RNAi και αντιική άμυνα στη μέλισσα. J. Immunol. Res. 2015: 941897.

12. Brutscher, L. M., K. F. Daughenbaugh, and M. L. Flenniken. 2015. Αντιιικοί αμυντικοί μηχανισμοί σε μέλισσες. Curr. Γνώμη. Insect Sci. 10: 71–82.

13. Brutscher, L. M., K. F. Daughenbaugh, and M. L. Flenniken. 2017. Οι μεταγραφικές αποκρίσεις που προκαλούνται από ιούς και dsRNA αποκαλύπτουν βασικά συστατικά της αντιϊκής άμυνας των μελισσών. Sci. Απ. 7: 1–15.

14. Chejanovsky, Ν., R. Ophir, M. S. Schwager, Y. Slabezki, S. Grossman, and D. Cox-Foster. 2014. Χαρακτηρισμός ιικών πληθυσμών siRNA στη διαταραχή κατάρρευσης αποικίας μελισσών. Ιολογία. 454-455: 176–183.

15. Choe, K. M., T. Werner, S. Stöven, D. Hultmark, and K. V. Anderson. 2002. Απαίτηση για μια πρωτεΐνη αναγνώρισης πεπτιδογλυκάνης (PGRP) στην ενεργοποίηση του Relish και στις αντιβακτηριακές ανοσολογικές αποκρίσεις στο Drosophila. Επιστήμη. 296: 359–362.

16. Cremer, S. 2019. Κοινωνική ανοσία στα έντομα. Curr. Biol. 29: R458–R463.

17. Cremer, S., and M. Sixt. 2009. Αναλογίες στην εξέλιξη της ατομικής και κοινωνικής ανοσίας. Philos. Μεταφρ. R. Soc. Lond. Β. ΒίοΙ. Sci. 364: 129–142.

18. Cremer, S., S. A. Armitage, and P. Schmid-Hempel. 2007. Κοινωνική ασυλία. Curr. Biol. 17: R693–R702.

19. Cremer, S., C. D. Pull, and M. A. Fürst. 2018. Κοινωνική ανοσία: εμφάνιση και εξέλιξη της προστασίας από ασθένειες σε επίπεδο αποικίας. Annu. Rev. Entomol. 63: 105–123.

20.Doublet, V., Y. Poeschl, A. Gogol-Döring, C. Alaux, D. Annoscia, C. Aurori, S. M. Barribeau, O. C. Bedoya-Reina, M. J. Brown, και J. C. Bull. 2017. Ενότητα στην άμυνα: οι εργάτες της μέλισσας παρουσιάζουν διατηρημένες μοριακές αποκρίσεις σε διάφορα παθογόνα. BMC Genomics 18: 1–17.

21. Drum, Ν. Η., and W. C. Rothenbuhler. 1985. Διαφορές στις μη τσιμπημένες επιθετικές αντιδράσεις των εργατών μελισσών σε άρρωστα και υγιή μελίσσια τον Μάιο και τον Ιούλιο. J. Apicult. Res. 24: 184–187.

22.Dushay, M. S., B. Asling, and D. Hultmark. 1996. Origins of immunity: relish, ένα σύνθετο γονίδιο που μοιάζει με Rel στην αντιβακτηριακή άμυνα της Drosophila. Proc. Natl. Ακαδ. Sci. U. SA 93: 10343–10347.

23. Erler, S., Μ. Popp, and Η. Μ. Lattorff. 2011. Δυναμική έκφρασης γονιδίων του ανοσοποιητικού συστήματος κατά τη βακτηριακή πρόκληση και τραυματισμό σε ένα κοινωνικό έντομο (Bombus terrestris). Plos One. 6: e18126.

24. Evans, J. D., K. Aronstein, Y. P. Chen, C. Hetru, J. L. Imler, H. Jiang, M. Kanost, G. J. Thompson, Z. Zou, and D. Hultmark. 2006. Ανοσοποιητικά μονοπάτια και αμυντικοί μηχανισμοί σε μέλισσες Apis mellifera. Εντόμου ΜοΙ. Biol. 15: 645–656.

25. Evans, J. D., and D. L. Lopez. 2004. Τα βακτηριακά προβιοτικά προκαλούν ανοσοαπόκριση στη μέλισσα (Hymenoptera: Apidae). J. Econ. Entomol. 97: 752–756.

26.Feldhaar, H., and R. Gross. 2008. Ανοσολογικές αντιδράσεις εντόμων σε βακτηριακά παθογόνα και αλληλοβοηθητικά. Μικρόβια μολύνουν. 10: 1082–1088.

27. Galbraith, D. A., X. Yang, E. L. Niño, S. Yi, and C. Grozinger. 2015. Παράλληλες επιγονιδιωματικές και μεταγραφικές αποκρίσεις σε ιογενή μόλυνση σε μέλισσες (Apis mellifera). Plos Pathog. 11: e1004713.

28.Genersch, E. 2010. Παθολογία μελισσών: τρέχουσες απειλές για τις μέλισσες και τη μελισσοκομία. Appl. Microbiol. Biotechnol. 87: 87–97.

29. Goblirsch, Μ., J. F. Warner, Β. Α. Sommerfeldt, and M. Spivak. 2020. Κοινωνικός πυρετός ή γενική ανοσολογική απάντηση; Επανεξέταση ενός παραδείγματος κοινωνικής ανοσίας στις μέλισσες. Έντομα 11: 528.

30. Gottar, Μ., V. Gobert, Τ. Michel, Μ. Belvin, G. Duyk, J. Α. Hoffmann, D. Ferrandon, and J. Royet. 2002. Η ανοσοαπόκριση της Drosophila έναντι των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων προκαλείται από μια πρωτεΐνη αναγνώρισης πεπτιδογλυκάνης. Φύση. 416: 640–644.

31. Guo, C., Y. Huang, P. Cong, X. Liu, Y. Chen, and Z. He. 2014. Η κεκροπίνη P1 αναστέλλει τον ιό του αναπαραγωγικού και του αναπνευστικού συνδρόμου των χοίρων εμποδίζοντας την προσκόλληση. BMC Microbiology 14: 1–11.

32.Hultmark, D., A. Engström, H. Bennich, R. Kapur, and H. G. Boman. 1982. Ανοσία εντόμων: απομόνωση και δομή της κεκροπίνης D και τεσσάρων δευτερευόντων αντιβακτηριακών συστατικών από το Cecropia pupae. Ευρώ. J. Biochem. 127: 207–217.

33. Hunter, W., J. Ellis, D. Vanengelsdorp, J. Hayes, D. Westervelt, Ε. Glick, Μ. Williams, Ι. Sela, Ε. Maori, J. Pettis, et αϊ. 2010. Εφαρμογή πεδίου μεγάλης κλίμακας της τεχνολογίας RNAi που μειώνει την ισραηλινή νόσο του ιού οξείας παράλυσης σε μέλισσες (Apis mellifera, Hymenoptera: Apidae). Plos Pathog. 6: e1001160.

34.Imler, J.-L. 2019. Η δεξαμενή εντόμων ποικιλομορφίας για ιούς και αντιιικούς μηχανισμούς. Comptes Rendus Biologies 342: 260–262.

35. Johansson, Η., Κ. Dhaygude, S. Lindström, Η. Helanterä, L. Sundström, and K. Trontti. 2013. Μια μετατρανγραφική προσέγγιση για την αναγνώριση μικροχλωρίδας που σχετίζεται με το μυρμήγκι Formica. Plos One. 8: e79777.

36.Kaneko, T., and N. Silverman. 2005. Βακτηριακή αναγνώριση και σηματοδότηση από το μονοπάτι Drosophila IMD. Κύτταρο. Microbiol. 7: 461–469.

37.Kleino, A., and N. Silverman. 2014. The Drosophila IMD pathway στην ενεργοποίηση της χυμικής ανοσολογικής απόκρισης. Dev. Comp. Immunol. 42: 25–35.

38.Kleino, Α., and N. Silverman. 2019. Ρύθμιση της οδού Drosophila Imd με σηματοδότηση αμυλοειδών. Insect Biochem. ΜοΙ. Biol. 108: 16–23.

39.Kuhn-Nentwig, L. 2003. Αντιμικροβιακά και κυτταρολυτικά πεπτίδια δηλητηριωδών αρθρόποδων. Κύτταρο. ΜοΙ. Life Sci. 60: 2651–2668.

40. Lamiable, Ο., and J. L. Imler. 2014. Επαγόμενη αντιϊκή έμφυτη ανοσία στη Drosophila. Curr. Γνώμη. Microbiol. 20: 62–68.

41.Lard, C. F., J. Schmidt, B. Morris, L. Estes, C. Ryan, and D. Bergquist. 2006. Ένας οικονομικός αντίκτυπος των εισαγόμενων μυρμηγκιών πυρκαγιάς στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής. Texas A&M University, Department of Agricultural Economics, Texas Agricultural Experiment Station, College Station, TX.

42. Lester, Ρ. J., Κ. Η. Buick, J. W. Baty, Α. Felden, and J. Haywood. 2019. Διαφορετικά βακτηριακά και ιικά παθογόνα ενεργοποιούν

For more information:1950477648nn@gmail.com