Изучение потенциальной роли дефензинов в дифференциальной векторной компетентности платяных и головных вшей в отношении Bartonella quintana.

Паразиты и переносчики, том 16, Номер статьи: 183 (2023) Цитировать эту статью

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Платяные и головные вши человека являются однотипными, но только платяная вошь выполняет функцию переносчика бактериальных патогенов, таких как Bartonella quintana. Оба подвида вшей имеют только два антимикробных пептида, дефенсин 1 и дефензин 2. Следовательно, любые различия в молекулярных и функциональных свойствах этих двух подвидов вшей могут быть ответственны за дифференциальную компетентность векторов между ними.

Чтобы выяснить молекулярную основу компетентности векторов, мы сравнили различия в структурных свойствах и сайтах связывания транскрипционных факторов/микроРНК двух дефенсинов у платяных и головных вшей. Спектры антимикробной активности также исследовали с использованием рекомбинантных дефензинов вшей, экспрессируемых бакуловирусом.

Полноразмерные аминокислотные последовательности дефенсина 1 были идентичны у обоих подвидов, тогда как два аминокислотных остатка в дефенсине 2 различались у этих двух подвидов. Рекомбинантные дефензины вшей показали антимикробную активность только в отношении репрезентативного грамположительного Staphylococcus aureus, но не против грамотрицательной Escherichia coli или дрожжей Candida albicans. Тем не менее, они продемонстрировали значительную активность против B. quintana, при этом дефенсин 2 платяной вши был значительно менее эффективным, чем дефенсин 2 головной вши. Анализ регуляторных последовательностей показал, что генные единицы как дефензина 1, так и дефенсина 2 у платяных вшей обладают пониженным количеством транскрипции. сайты связывания факторов, но увеличенное количество сайтов связывания микроРНК, что указывает на относительно более низкую транскрипционную активность дефензинов вшей.

Значительно более низкая антибактериальная активность дефенсина 2 наряду с пониженной вероятностью экспрессии дефенсина у платяных вш, вероятно, способствует ослаблению иммунного ответа на пролиферацию и жизнеспособность B. quintana, что приводит к более высокой векторной компетентности платяных вшей по сравнению с головными вшами.

Платяная вошь человека Pediculus humanus humanus и головная вошь P. h. capitis являются гематофагами-эктопаразитами, которые проводят весь свой жизненный цикл на человеке-хозяине и питаются человеческой кровью. Заражение человека головными вшами вызывает экономические и социальные проблемы, тогда как заражение человека платяными вшами угрожает общественному здоровью, поскольку является переносчиком бактериальных заболеваний [1]. Считается, что платяная вошь произошла от головной вши своего вида 40 000–70 000 лет назад, когда люди начали носить одежду [2], и обладает более высокой переносимостью, чем головная вошь. Известно, что из этих двух типов вшей только платяная вошь является переносчиком грамотрицательных бактериальных патогенов, в том числе Bartonella quintana, Rickettsia prowazekii и Borrelia recurrentis, которые вызывают окопную лихорадку, эпидемический сыпной тиф и возвратный тиф соответственно. Однако неизвестно, что головная вошь передает бактериальные заболевания человеку, вероятно, из-за более высокого иммунного ответа по сравнению с реакциями на платяную вошь [3,4,5].

Полногеномный анализ репрезентативных генов, связанных с иммунитетом, как у платяных, так и у головных вшей, выявил общий набор из 93 генов, что указывает на значительно уменьшенную иммунную систему у человеческих вшей по сравнению с другими насекомыми [3]. Число генов, связанных с гуморальной иммунной системой, у человеческих вшей существенно снижено, при этом некоторые иммунные гены отсутствуют в геноме человеческой вши [3, 6]. Предполагается, что такая упрощенная иммунная система человеческих вшей обусловлена ​​их паразитическим жизненным циклом, в течение которого они питаются исключительно человеческой кровью, а кровь считается относительно стерильной пищей. Интересно, что в геномах как платяных, так и головных вшей человека идентифицированы только два антимикробных пептида (АМП), а именно дефенсин 1 и дефенсин 2 [3]. Сравнительный анализ транскриптома показал, что и платяные, и головные вши имеют практически один и тот же генетический фон [7], что позволяет предположить, что очевидные различия в векторной компетентности между этими двумя типами вшей могут быть связаны с разными профилями транскрипции генов, связанных с иммунитетом, таких как дефенсины. Было обнаружено, что базальные уровни транскрипции как дефензина 1, так и дефензина 2 значительно выше в тканях пищеварительного тракта головных вшей, чем в тканях платяных вшей [4]. Кроме того, экспрессия дефенсина 1 может индуцироваться в тканях пищеварительного тракта головной вши, но не у платяной вши после перорального заражения B. quintana [5]. В совокупности эти данные позволяют предположить, что усиленные иммунные реакции, опосредованные конститутивной и индуцируемой экспрессией дефенсинов 1 и 2, способствуют снижению компетентности переносчика у головной вши.