这与我们的qPCR方法形成对比,后者允许检测低水平寄生虫(约10^3个寄生虫)感染的媒介重新进食两周后AM中多达1个寄生虫,以及细胞聚集体。在这方面,值得注意的是,从感染后第7天起在AM和PM中观察到的寄生虫巢的存在可能作为储存库,以维持媒介中循环后期发生的基本速率,这对于确保受感染昆虫(在定期喂养条件下可存活长达一年)在整个生命周期中优化的媒介能力是必要的。我们假设中肠中上鞭毛体寄生虫的小储存库在血液重新进食时可能会被增强,导致不同肠道区段中的寄生虫数量维持在恒定水平,并在感染后三周AM和PM中的寄生虫载量略有增加。在感染后第14天计数的循环后期发生百分比(25.2%)与第二次血液喂养后第14天计数的百分比(19.1%)处于相似范围内,这一观察结果支持了一个控制系统,该系统平衡了分裂的上鞭毛体细胞和循环后期静止细胞的相对比例。我们假设这种导致消化道每个区段寄生虫载量微调机制应提供维持媒介能力所需的基本循环后期发生速率。
先前的报告表明,消化道定植动力学取决于几个参数,例如循环后期(或上鞭毛体)对昆虫的感染率、从循环后期向上鞭毛体分化的效率、上鞭毛体在肠道内的繁殖以及它们向循环后期锥鞭毛体的转化。这些参数依赖于昆虫媒介的种类、肠道微生物群的性质以及感染寄生虫的品系或谱系。在这方面,我们的数据证实了两种不同克氏锥虫品系之间感染水平的变异性,尽管寄生虫载量曲线显示出相似的模式。事实上,与Dm28c相比,CL Brener表现出更高的抗裂解表型,这通过肠道中上鞭毛体形式的高百分比(尤其是在PM中)得到证实;然而,通过肠道不同区段的感染起始遵循相似的时间过程。我们的数据还表明,无论用于感染昆虫的寄生虫阶段(上鞭毛体或锥鞭毛体形式)如何,肠道定植都遵循相似的分布图,在感染后最初24小时内寄生虫数量急剧下降,Henriques等人已经注意到这一点,但时间较晚,在感染后第七天,占摄入锥鞭毛体的4.5%。
我们表明,这种减少发生在AM中,AM是摄入的寄生虫与媒介表面之间的第一个接触点,该表面由缺乏微绒毛周围膜的上皮细胞组成。这些结果表明,裂解事件可能是由于某些裂解因子能够杀死两种形式的原生动物,特别是锥鞭毛体,它是昆虫摄入的自然形式,尽管对几种应激处理(如补体)比上鞭毛体形式具有更大的抵抗力,但在昆虫肠道中也容易裂解。如前所述,与媒介免疫相关的几个因素可能是造成这种寄生虫载量严重减少的原因(例如,凝集素、抗菌肽(AMP)和一氧化氮),但其他促成因素可能包括消化酶和其他生化因素。此外,一些研究表明,锥蝽的微生物群可能参与肠道中上鞭毛体种群密度的控制,但这种效应在较晚的时间(感染后3天)观察到,并且对于大多数克氏锥虫品系(如Dm28c)未观察到。相比之下,我们的数据表明,在AM中最初24小时内观察到的Dm28c寄生虫的初始裂解与肠道共生体的存在无关,可能是由于媒介先天免疫系统的某些因素在血红蛋白消化过程中释放或已经存在于AM中。AM中存在的几种免疫相关成分可能在控制寄生虫密度方面发挥核心作用。在这些因素中,AMPs可能在限制媒介感染方面发挥关键作用,如对锥虫媒介的报道。
其他假定的锥虫裂解因子(如凝集素)可能在决定感染结果中发挥作用。发现凝集素在血液餐后在AM和PM中过度表达,并据报道参与寄生虫的凝集。据报道,从AM提取物中分离的一种假定的溶血因子在体外裂解克氏锥虫Y株比Dm28c株更有效。在这方面,不仅寄生虫品系,而且用于喂养昆虫的血液来源对于研究裂解事件也很重要。ROS和氮中间体也可能在控制锥蝽肠道中克氏锥虫感染中发挥作用。关于消化酶,尽管在AM中未检测到蛋白水解活性,但长红猎蝽消化道的转录组研究揭示了编码天冬氨酸蛋白酶(特别是组织蛋白酶D样酶)和半胱氨酸蛋白酶的转录本丰度。此外,我们不能排除某些蛋白水解酶通过一些锥虫蛋白酶(如cruzipain,寄生虫中的主要半胱氨酸蛋白酶)切割前蛋白酶原而变得完全活化的可能性。
总而言之,我们的数据揭示了克氏锥虫定植长红猎蝽中肠的一些意想不到的生物学特征,这些特征可能对研究媒介能力所涉及的参数至关重要。在实验室对恰加斯病患者进行异体诊断或实验性感染锥蝽时,感染率变化很大,并且通常包括大量寄生虫评分为阴性的昆虫媒介。同样,恰加斯病流行地区的媒介感染率变化很大,从5%(巴西)到79%(玻利维亚)不等。有人提出,这种低感染率可能是由于摄入的寄生虫在血液餐中裂解,在某些情况下可能导致寄生虫完全裂解而无存活。我们的观察证实了在感染早期阶段上鞭毛体和锥鞭毛体寄生虫的大规模裂解,这可以解释自然媒介对寄生虫感染或传播的难治性。此外,我们表明,可以在媒介中维持低感染率,这对于增加疾病传播的媒介能力是必要的。
最后,本工作中开发的用于准确定量锥蝽媒介肠道中低水平寄生虫的方法构成了深入了解寄生虫与其媒介之间对话的有用工具。使用dsRNA靶向参与媒介先天免疫反应的候选基因将有助于绘制负责中肠寄生虫杀灭的关键因素图谱。在这方面,使用一龄若虫(其摄入的血液量比成虫少约20倍)将允许我们开发一种通过细菌喂养递送的高通量RNAi文库筛选策略,使用BLI作为读数,以识别可能参与感染结果的关键昆虫因素,特别是在大规模裂解事件的背景下。总之,本研究中开发的监测昆虫感染的技术构成了一个工具箱,有助于筛选参与感染结果的昆虫或寄生虫基因。
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