Ограничение сахара и употребление крови формируют различные траектории иммунной защиты у комара Aedes aegypti

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 12368 (2023) Цитировать эту статью

173 доступа

Подробности о метриках

Иммунная защита состоит из (1) устойчивости: способности снижать нагрузку патогенов и (2) толерантности: способности ограничивать тяжесть заболевания, вызванную данной нагрузкой патогенов. Изучение толерантности в области иммунитета животных находится в стадии становления по сравнению с изучением резистентности. Следовательно, исследования, которые всесторонне изучают иммунную защиту (т.е. рассматривают одновременно резистентность и толерантность), редки, несмотря на их необходимость в достижении полного понимания иммунной защиты. Кроме того, понимание толерантности к переносчикам болезней членистоногих исключительно актуально, поскольку толерантность важна для циклической передачи патогенов членистоногими. Здесь мы проверили влияние концентрации сахарозы в рационе и приема крови на устойчивость и толерантность к инфекции Escherichia coli у комаров Aedes aegypti, вызывающих желтую лихорадку. Сопротивление и толерантность измеряли одновременно и в несколько моментов времени. Мы обнаружили, что комары, получавшие ограниченное лечение сахаром, демонстрировали повышенную устойчивость на всех этапах после заражения по сравнению с комарами, получавшими стандартное лабораторное лечение сахаром. Кровь также улучшила устойчивость, но только на раннем этапе после заражения. Хотя ограничение сахарозы не повлияло на толерантность, мы показываем, что употребление крови до бактериальной инфекции улучшает временное снижение толерантности, которое испытывают комары, когда им дают только сахарную пищу. В совокупности наши результаты показывают, что различные пищевые компоненты могут оказывать уникальное, а иногда и временное динамическое влияние на резистентность и толерантность.

Реакция организма на инфекцию (т.е. иммунная защита) включает в себя как резистентность, так и толерантность1,2. Резистентность определяется как способность уменьшать количество патогенов внутри организма, а толерантность определяется как способность ограничивать влияние инфекции на приспособленность хозяина. Обе стратегии имеют решающее значение для выживания при инфекции. Устойчивость и толерантность были впервые концептуализированы ботаниками в конце 1800-х годов3, и с тех пор биологи растений получили глубокое понимание как устойчивости, так и толерантности. Напротив, ученые, изучающие животных-хозяев, до недавнего времени уделяли непропорционально большое внимание устойчивости2,4,5. В результате иммунная толерантность у животных является зарождающейся, но быстро развивающейся областью исследований. Стратегии толерантности, вероятно, включают в себя такие тактики, как восстановление вызванного патогеном повреждения тканей, детоксикация побочных продуктов патогена, ограничение самоповреждения, опосредованного иммунным ответом (т. е. иммунопатологии), и общее укрепление гомеостаза во время и после инфекции. здоровье хозяина без обязательного влияния на уровни патогенов2,6,7,8,9. Экологическая иммунология утверждает, что резистентность и толерантность как компоненты защиты хозяина являются дорогостоящими и их следует использовать только тогда, когда выгоды перевешивают затраты10. Следовательно, баланс хозяина между устойчивостью и толерантностью, вероятно, важен с точки зрения ограничения ресурсов, поскольку неправильный баланс между устойчивостью и толерантностью может привести к нежелательному исходу инфекции. Например, сильная реакция сопротивления может привести к полной элиминации патогена, но такой результат может оставить недостаточные резервы энергии для восстановления повреждений, вызванных инфекцией. Если это приведет к снижению репродуктивной способности на протяжении всей жизни, это не будет успешной стратегией.

Хотя соответствующее равновесие между устойчивостью и толерантностью важно во всех системах хозяин-патоген, оно имеет уникальную значимость для гематофагов-членистоногих, которые передают патогены. Возбудители, передающиеся членистоногими, весьма разнообразны и включают вирусы, бактерии, простейших паразитов и филяриатозных червей. Заболевания, вызванные этими патогенами, составляют более 17% всех глобальных инфекционных заболеваний11 и, таким образом, налагают огромное бремя на общественное и ветеринарное здравоохранение. Возбудители, передающиеся членистоногими, попадают в организм членистоногих, когда они питаются кровью инфицированного позвоночного хозяина. Поскольку передача категорически зависит от способности членистоногих переносить инфекцию достаточно долго, чтобы распространить возбудитель на последующего позвоночного хозяина, изучение иммунной толерантности имеет решающее значение для понимания и решения проблемы передачи патогена, передаваемого членистоногими. Поэтому мы исследовали влияние диеты на устойчивость и толерантность к инфекции у комаров, вызывающих желтую лихорадку, Ae. aegypti, который передает множество патогенов человека, включая вирус денге и вирус Зика.