Роль антимікробної пептиду дефенсин в імунітеті бджолиної сім`ї

Відео: Геніально і просто !!! Як виправити злий вулик

Важливі складові імунітету бджолиної сім`ї - антимікробні пептиди (АМП) (Hoffmann et al., 1999). Вони активуються і доставляються до місця інфікування в організмі бджоли за короткий проміжок часу (Aerts et al., 2008). Багато проблем бджільництва можна вирішити через активацію імунітету бджолиної сім`ї збільшенням рівня експресії АМП у окремих особин [5].

На даний момент у медоносної бджоли виявлено чотири види АМП: апідацін (apidaecin) (Casteels et al., 1989), абецін (abaecin) (Casteels et al., 1990), гіменоптецін (hymenoptaecin) (Casteels et al., 1993) і дефенсин (defensin). Останні - одні з найважливіших компонентів протиінфекційного захисту, представляють собою велике сімейство цистеїн-багатих АМП [2]. Вони - гомологи форміцінов мухи Phormia terranovae і відрізняються від інших пептидів своєрідною структурою, а також виборчої активністю по відношенню до грампозитивних бактерій і деяких міцеліальних грибів (Klaudiny et al., 1994 Черниш та ін., 1999).

Відео: Бджоли - від покупки до сильної бджолосім`ї (частина 4)

Дефенсин медоносної бджоли - дефенсин 1 і дефенсин 2 з молекулярною вагою 5,5 і 4,8 кДа відповідно - кодуються генами defensin 1 і defensin 2. дефенсин 1 представлений трьома изоформами: дефенсин гемолімфи, дефенсин маточного молочка (роялізіном), що має ізоформи Ro- F (Fujiwara et al., 1990) і Ro-K (Klaudiny et al., 2005) з молекулярною масою 5525,1 і 5515,5 Так відповідно. Роялізін відрізняється від дефенсин гемолімфи бджоли двома амінокислотними замінами [6].

Більшість АМП при інфекціях і пошкодженнях покривів продукуються клітинами жирового тіла (адипоцитами) і гемолімфи (гемоцитів) комах, які виділяються в плазму гемолімфи (Hoffmann et al., 1999 Choi et al., 2008). Частка АМП, синтезованих гемоцитів, незначна. Основну частину захисних пептидів продукують адипоцити (Hoffmann, Richhart, 1997). Разом з тим методом RT-PCR (полімеразна ланцюгова реакція в режимі реального часу) було показано, що дефенсин 1 експресується в голові і Торакс бджоли гіпофаренгіальнимі, Мандибулярна і торакальними залозами (Lopez et al., 2003 Klaudiny et al., 2005) і виділяється в маточне молочко (Qu et al., 2008) і мед (Kwakman et al., 2010). Таким чином, можна зробити висновок про переважної ролі дефенсин 1 в формуванні соціального імунітету бджолиної сім`ї на відміну від дефенсин 2, що виробляється адипоцитами і гемоцитів і є компонентом індивідуального імунітету. Низький рівень транскрипції в нормі і присутність регуляторних елементів в промоторних регіоні гена дефенсин 2 доводять, що пептид індукується патогенним фактором (Casteels et al., 1993- Klaudiny et al., 2005). Широка присутність дефенсин в організмі медоносної бджоли свідчить про його універсальних і значущих функціях в індивідуальному і соціальному імунітет [2].

Широка варіабельність кількості і рівня активності дефенсин в маточне молочко у різних здорових сімей медоносної бджоли, ймовірно, пов`язана, зокрема, з генетичної варіабельністю рівнів експресії дефенсин.

Ініціація транскрипционной активності генів АMП відбувається при пораненні і попаданні в гемолімфу різних за своєю природою і походженням імунних індукторів - бактерій, грибів, фрагментів пептідогліканов і липополисахаридов клітинних стінок бактерій (Dunn, 1990), деяких інсектицидів (Zhu, Lu, 1992), олігомерів хітину ( Furukawa et al., 1999 Салтикова і ін., 2010). Активація синтезу АМП в адипоцитах і гемоцитів здійснюється декількома механізмами. Передбачається, що в генерації індукторів синтезу АМП - липополисахаридов, пептідогліканов і β-1,3-гліканов - беруть участь фагоцити, які виділяють в гемолімфу компоненти клітинних стінок поглинених і переварені бактерій (Taniani et al., 1997). Діяльність адипоцитів і гемоцитів підсилюють гемоцітарние медіатори, в ролі яких можуть виступати простагландини (Stanley-Samuelson, 1994). Показано, що фагоцити з поглиненими мікроорганізмами здатні безпосередньо прикріплятися до клітин жирового тіла, що також стимулює синтез АМП (Faye, Wyatt, 1980). Крім того, передбачається активація синтезу АМП в адипоцитах і гемоцитів під дією медіаторів ендокринної системи [1].

Відео: Бджільництво. Весняний огляд бджолиної семьі.Апрель. розширення гнізда

У комах існує два основних NF-kB-опосередкованих (nuclear factor kappa B) сигнальних шляху: Imd-шлях (Imd-immune deficiency signaling pathways) і Toll-шлях (Toll-like receptor signaling pathways), - контролюючі експресію генів АМП (Глупов , 2001- Osta et al., 2004). Toll-шлях відповідає за захист від грибів і грампозитивних бактерій, тоді як Imd-шлях забезпечує в основному захист від грамнегативнихбактерій (Evans, Spivak, 2010). Разом з тим контроль експресії генів дефенсин здійснюється взаємодією цих двох шляхів (Aronstein et al., 2010), що свідчить про важливість даного елемента системи АМП. АМП активні при низькій концентрації і показують широкий спектр активності, взаємодіючи з мембранами клітинних стінок патогенів та діючи спільно з іншими агентами імунної відповіді (Osta et al., 2004).

Дефенсин проявляють цитотоксичну активність по відношенню до грампозитивних бактерій (Casteels-Josson et al., 1994 Bulet, Stocklin, 2005) і декільком видам грамнегативних (Arbia, Babbay, 2011). Механізм їх дії зводиться до порушення цілісності і проникності цитоплазматичної мембрани клітин патогенних організмів [2]. P. H. S. Kwakman et al. (2010) показали антимікробні властивості меду, який в 10% -ному розведенні вбиває таких небезпечних збудників, як Bacillus subtilis, резистентних до метициліну Staphylococcus aureus, β-лактамазопродуцирующих Escherichia coli, ципрофлоксацин-резистентних Pseudomonas aeruginosa і ванкоміцин-резистентних Enterococcus faecium. Було показано, що антимікробні властивості меду забезпечують присутні в ньому перекис водню, метилгліоксалю і антимікробний пептид дефенсин 1.

Один з чинників соціального імунітету бджолиної сім`ї - роялізін маточного молочка, що захищає личинок від бактерій. Було показано, що цей АМП в основному ефективний проти грамнегативних бактерій і частково проти грампозитивних [6]: відзначена його активність проти американського гнильцю P. l. larvae (Bilikovaet et al., 2001 Bachanova et al., 2002- Yoshiyama, Kimura, 2010).

Непатогенні для бджоли бактерії Lactobacillus стимулюють збільшення рівня експресії генів абеціна і дефенсин, що обумовлює можливість їх використання в якості пробіотиків для посилення імунітету бджолиної сім`ї (Arbia, Babbay, 2011). Це стосується і хітозаном, які, імітуючи вторгнення мікроорганізмів, ініціюють експресію генів дефенсин [3].

Дефенсин медоносної бджоли мають цитотоксичною активністю проти міцеліальних грибків і дріжджів - збудників вапняного розплоду (Ascosphaera apis), аспергиллеза (Aspergillus flavus Link і Aspergillus niger Tieghem), дріжджоподібних грибків Candida albicans і Aurobasidium pullulans (Черниш, Гордя, Філатова, 1999 Aronstein, Murray , Saldivar, 2010). Зокрема, K. A. Aronstein, E. Saldivar (2005) показали зростання профілю рівня експресії дефенсин в п`ятиденних личинках Apis mellifera, експериментально інфікованих Ascosphaera apis [2].

Відомо збільшення рівня експресії генів дефенсин в організмі медоносної бджоли при паразитуванні в ній мікроспоридії Nosema apis і зменшення - при ураженні її Nosema ceranae (Antunez et al., 2009). Ймовірно, це наслідок тривалої коеволюції A. mellifera з N. apis, що визначила виникнення специфічних імунних механізмів у господаря до даного паразита. А N. ceranae як новий паразит для медоносної бджоли викликає більш серйозні порушення в кишечнику, пригнічує імунітет в цілому і експресію дефенсин зокрема (Klee et al., 2007).

Відео: Розширення гнізда навесні

Паразитичний кліщ Varroa destructor негативно впливає на гуморальний імунітет бджіл, знижуючи рівень транскрипції генів дефенсин (Yang et al., 2004-Gregory et al., 2005). Можливо, що V. destructor викликає імуносупресію бджіл за допомогою реплікації вірусу деформації крила DWV, переносником якого він є (Genersch, Aubert, 2010).

Дана робота може бути корисна для практичного бджільництва, а також в селекції сімей, стійких до мікробних патогенів. Так, відбір бджолиних сімей з найбільш яскраво виражені антимікробні властивості меду дозволить в подальшому отримати лінії з високим рівнем імунітету і експресії антимікробних пептидів. Уявлення про механізми соціального імунітету на рівні бджолиної сім`ї і індивідуального імунітету на рівні окремої особини дозволять пасічнику грамотно проводити заходи профілактики і лікування на пасіці. Використання індукторів експресії антимікробних пептидів, наприклад прибутків, і препаратів хітозану дозволить посилити імунітет бджолиної сім`ї без використання ліків і антибіотиків.

Р.А.ІЛЬЯСОВ, Л.Р.ГАЙФУЛЛІНА, Е.С.САЛТИКОВА, А.В.ПОСКРЯКОВ, А.Г.НІКОЛЕНКО

Інститут біохімії і генетики
Уфимського наукового центру РАН
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. У вас повинен бути включений jаvascript для перегляду.

анотація:
Дефенсин індуцібельная, контролюються взаємодією Toll- і Imd-сигнальних шляхів і мають широкий спектр антимікробної дії. Вони існують у вигляді двох пептидів - дефенсин 1 і 2. Перший синтезується в слинних залозах і бере участь у формуванні громадської імунітету, тоді як другий синтезується клітинами жирового тіла і гемолімфи, будучи фактором індивідуального імунітету медоносної бджоли.

Ключові слова:
дефенсин бджіл, імунітет бджолиної сім`ї, вапняний розплід, Varroa destructor.

ЛІТЕРАТУРА:
1. Глупов В.В. Патогени комах: структурні і функціональні аспекти. - М., 2001..
2. Ільясов Р.А., Гайфуллін Л.Р., Салтикова Е.С., Поскряков А.В., Ніколенко А.Г. Дефенсин в противоинфекционной захисту медоносної бджоли // Журнал еволюційної біохімії і фізіології. - 2012. - Т. 48. - №5.
3. Салтикова Е.С., Гайфуллін Л.Р., Ільясов Р.А., Ніколенко А.Г. Дія хітозану на індукцію основних антибактеріальних пептидів у медоносної бджоли // Сучасні перспективи в дослідженні хітину і хітозану: матеріали десятій міжнародній конфе- ренції. - Нижній Новгород. - 2010 року.
4. Aronstein K.A., Saldivar E. Characterization of a honeybee Toll related receptor gene Am18w and its potential involvement in antimicrobial immune defense // Apidologie. - 2005. - V. 36.
5. Bilikova K., Gusui W., Simuth J. Isolation of a peptide fraction from honeybee royal jelly as a potential antifoulbrood factor // Apidologie. - 2001. - V. 32.
6. Klaudiny J., Albert S., Bachanova K., Kopernicky J., Simuth J. Two structurally different defensin genes, one of them encoding a novel defensin isoform, are expressed in honeybee Apis mellifera // Insect Biochemistry and Molecular Biology. - 2005. - V. 35.

The role of the antimicrobial peptide defensin immunity colony

R.A.ILYASOV, L.R.GAYFULLINA, E.S.SALTYKOVA, A.V.POSKRYAKOV, A.G.NIKOLENKO

Inducible defensins, and controlled interaction Toll- Imd-signaling pathways and have a broad spectrum of antimicrobial action. They exist in the form of two peptides - defensin 1 and 2. The first synthesized in the salivary glands and involved in the formation of public immunity, whereas the second is synthesized by cells hemolymph and fat body, being a factor of the individual immune honeybee .

Keywords: defensins bee colony immune system, lime brood, Varroa destructor.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі