В недавнем обзоре, опубликованном в журнале PLOS Pathogens, обсуждаются современные исследования роли молекулярных механизмов в опосредовании иммунного прайминга у насекомых и регулировании передачи трансмиссивных заболеваний.
Денге, малярия, филяриатоз и Зика - одни из самых распространенных в мире инфекционных заболеваний, переносимых насекомыми. За последние несколько десятилетий масштабы распространения денге и малярии значительно возросли. Кроме того, хотя инсектициды снижают распространение передаваемых насекомыми заболеваний в некоторых регионах мира, растущая устойчивость к инсектицидам в природных популяциях насекомых указывает на необходимость альтернативных стратегий для ограничения передачи трансмиссивных заболеваний, передаваемых насекомыми.
Одним из направлений, привлекающих внимание, является иммунный прайминг для снижения передачи инфекций. Компетентность переносчика, то есть способность переносчика передавать патоген, зависит от его иммунного ответа. У насекомых иммунитет регулируется сигнальными механизмами, такими как JNK, JAK-STAT, IMD, Toll и пути интерференции рибонуклеиновой кислоты (RNAi). Последние исследования в области трансмиссивных заболеваний были направлены на использование этих молекулярных механизмов для направленного иммунного прайминга и снижения передачи заболеваний.
Поскольку насекомые используют врожденную иммунную систему, считалось, что способность развивать и поддерживать адаптивный иммунный ответ при контакте с патогенами отсутствует. Однако в ходе исследований были получены доказательства иммунного прайминга у насекомых, когда воздействие патогенов приводит к устойчивым изменениям в клетках, которые усиливают иммунный ответ при последующих инфекциях.
У тараканов (Periplaneta americana) иммунизация инактивированной Pseudomonas aeruginosa защищала насекомых от заражения живой бактерией, причем эффект сохранялся в течение нескольких недель. Аналогичные результаты были получены у дрозофилы, иммунизированной Streptococcus pneumoniae. Исследования показывают, что иммунный прайминг может быть специфичен или не специфичен по отношению к патогену и может распространяться на другие жизненные стадии насекомого. Когда P. americana, иммунизированные P. aeruginosa, подвергались воздействию других бактерий, защитный эффект длился всего три дня. Однако было показано, что прайминг у личинок насекомых повышает иммунитет у взрослой особи.
Было показано, что другие факторы, такие как стресс от недостатка питания, конкуренция и травмы, также приводят к появлению фенотипов, сходных с праймингом. Хотя данные свидетельствуют о том, что иммунный прайминг похож на иммунную память, его молекулярные механизмы остаются практически неизученными.
Противовирусный иммунитет у взрослых дрозофил усиливается, когда гемоциты производят вторичную интерферирующую РНК (siRNA), используя вирусную ДНК в качестве шаблона. siRNA доставляется экзосомоподобными везикулами в другие ткани насекомого. Одно исследование на дрозофилах показало, что пероральное заражение вирусом личинок плодовых мушек повышает толерантность к инфекции у взрослых форм.
Самки плодовых мушек, подвергшиеся воздействию одноцепочечных РНК-вирусов, продемонстрировали трансгенерационный иммунный прайминг (TGIP), при этом последовательно-специфический и РНК-зависимый противовирусный иммунитет проявлялся у потомства в течение следующих пяти поколений. Аналогичный TGIP был продемонстрирован у личинок комара Aedes aegypti, когда взрослые самки подверглись воздействию вируса чикунгунья. Хотя считается, что вирусная ДНК играет важную роль в TGIP, механизмы передачи и усиления вирусной ДНК остаются неясными.
Комары Anopheles продемонстрировали гемоцит-зависимый усиленный иммунитет против последующих инфекций после воздействия Plasmodium. Исследования показали роль микробиоты кишечника в формировании и восстановлении антиплазмодиальной иммунной памяти, которая является постоянной и зависит от циркулирующих гранулоцитов. Эйкозаноидные липиды, такие как липоксины и простагландины, играют роль сигнальных молекул в координированном иммунитете, наблюдаемом в различных тканях насекомых. Геме-пероксидазы HPX7 и HPX8, индуцируемые во время инфекции Plasmodium, опосредуют синтез простагландина E2 (PGE2) через микробиоту средней кишки. Высвобождение PGE2 вызывает высвобождение фактора дифференцировки гемоцитов, который представляет собой комплекс липоксин-липокалин. PGE2 также вызывает увеличение двойной пероксидазы клетками жирового тела, известными как эноциты.
Последние исследования были посвящены иммунной тренировке, при которой уровни транскрипции иммунных эффекторов возвращаются к базальному состоянию после первоначального воздействия патогена. Последующая инфекция приводит к лучшему ответу со стороны эффекторных клеток, чем в случае иммунного прайминга. Иммунное обучение является неспецифическим: воздействие грибковых патогенов защищает насекомых также от бактериальной инфекции. Считается, что иммунное обучение зависит от сдвигов энергетического метаболизма и участия мишени рапамицин-гипоксия-индуцибельного фактора 1-альфа (TOR-HIF1α).
В целом, в обзоре было высказано предположение, что, хотя иммунитет насекомых обладает высокой адаптивностью, он лишь ограничивает инфекцию, но не устраняет ее. Однако модуляция врожденного иммунитета у насекомых посредством иммунного прайминга и обучения являются потенциально важными стратегиями для снижения передачи заболеваний, переносимых насекомыми. Роль регуляторных механизмов и модуляции иммунитета посредством эпигенетических модификаций требует дальнейшего изучения.
