El impacto de los tripanosomátidos en la salud de las abejas
La investigación explora cómo los parásitos afectan a las poblaciones de abejas y sus interacciones con las dietas florales.
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Tabla de contenidos
- ¿Cómo se Propagan Estos Parásitos?
- El Impacto en las Abejas
- El Papel de las Dietas Florales
- Preguntas Sin Respuesta
- Visualizando Parásitos
- Estableciendo C. bombi en el Laboratorio
- Técnicas de Modificación Genética
- Marcadores Fluorescentes para la Estructura Subcelular
- Observando C. bombi en Abejas
- Importancia de la Investigación
- Direcciones Futuras
- Conclusión
- Fuente original
Los tripanosomátidos son organismos microscópicos y unicelulares que a menudo actúan como Parásitos. Pertenecen a un grupo llamado Kinetoplastea y pueden causar enfermedades en varios animales, incluidos los humanos. Algunos, como Leishmania, son conocidos por propagarse a través de picaduras de insectos y pueden provocar problemas de salud graves. Sin embargo, muchos trypanosomatids solo afectan a insectos.
¿Cómo se Propagan Estos Parásitos?
Para aquellos que atacan principalmente a los insectos, la forma más común de pasar de un huésped a otro es a través de heces, lo que significa que un insecto infectado necesita cagar sobre la comida que otro insecto podría comer. Una vez ingeridos, estos parásitos tienden a establecerse en el intestino posterior y el recto del huésped, donde se adhieren a las paredes internas y se reproducen. Usan una estructura especial parecida a una cola llamada flagelo para aferrarse a estos tejidos.
El Impacto en las Abejas
Algunos tripanosomátidos pueden infectar abejas, como las abejas melíferas y las abejorros, lo que puede dañar sus poblaciones. Por ejemplo, Crithidia bombi es un parásito que afecta a muchas especies de abejorros. Se ha demostrado que deteriora su capacidad para aprender cosas nuevas, dificulta el éxito de establecer nuevas colonias y afecta negativamente la supervivencia de las abejas obreras en condiciones estresantes. Otro parásito, Lotmaria Passim, puede causar problemas similares en las abejas melíferas. Cuando estos parásitos están presentes, los sistemas inmunológicos de las abejas reaccionan, pero el impacto exacto en su salud y estado general sigue siendo incierto.
El Papel de las Dietas Florales
Curiosamente, ciertos tipos de flores pueden ayudar a reducir las tasas de infecciones de C. bombi en algunas especies de abejorros. Por ejemplo, el néctar de las flores de brezo contiene un compuesto llamado calunen que puede dañar el flagelo de C. bombi, que es crítico para su capacidad de adherirse y propagarse en el intestino de las abejas. De manera similar, se ha demostrado que el polen de girasol reduce las infecciones de C. bombi en ciertas especies de abejorros, aunque puede que no funcione igual de bien para todos los tipos de abejorros.
Preguntas Sin Respuesta
La forma en que las dietas florales ayudan a reducir las infecciones aún no se entiende completamente. Utilizar herramientas moleculares para ajustar los parásitos en entornos controlados ayudaría a los científicos a averiguar cómo estos recursos florales influyen en las interacciones entre los parásitos y sus huéspedes insectos. Por ejemplo, ¿qué procesos en el parásito se ven afectados por el néctar o el polen? Posibles áreas de interés incluyen cómo crece, se adhiere, sobrevive y se divide el parásito mientras está en el huésped.
Visualizando Parásitos
Para estudiar mejor estos parásitos, los investigadores quieren verlos más claramente mientras se mueven y se replican dentro de sus huéspedes. Usar marcadores genéticos específicos que se muestran bajo un microscopio puede revelar dónde están los parásitos y cómo cambian a lo largo de su ciclo de vida. Tales observaciones podrían guiar los esfuerzos para encontrar formas de controlar o eliminar estos parásitos.
Estableciendo C. bombi en el Laboratorio
Para comenzar estos estudios, los científicos empezaron probando cuán sensible es C. bombi a ciertos antibióticos. Necesitaban saber qué medicamentos podrían ayudar a seleccionar versiones modificadas del parásito que se verían mejor bajo un microscopio. Al monitorear el crecimiento de C. bombi en varias concentraciones de medicamentos, establecieron qué niveles podrían inhibir efectivamente su crecimiento.
Técnicas de Modificación Genética
Los investigadores también examinaron cómo podrían introducir nuevos genes en C. bombi. Usaron ciertos plásmidos, que son estructuras pequeñas de ADN que pueden llevar información genética. Estos plásmidos han sido efectivos en parásitos relacionados, así que los científicos probaron si podrían hacer lo mismo con C. bombi. Después de introducir los plásmidos, seleccionaron aquellos que sobrevivieron en presencia de los antibióticos, confirmando la transformación exitosa al observar las señales fluorescentes en los parásitos modificados.
Marcadores Fluorescentes para la Estructura Subcelular
Entender dónde se encuentran las proteínas dentro de estos parásitos es vital para conocer sus funciones. Algunos parásitos, incluyendo C. bombi, tienen estructuras internas complejas con varios compartimentos. Al introducir marcadores que apuntan específicamente a ciertas partes de la célula, los científicos pueden rastrear la ubicación y el comportamiento de diferentes proteínas durante el ciclo de vida del parásito.
Observando C. bombi en Abejas
Para ver cómo C. bombi infecta a las abejas, los investigadores introdujeron cuidadosamente los parásitos modificados en las abejas y monitorearon cómo progresaban. Al crear un entorno donde podían visualizar los parásitos directamente en sus huéspedes abeja, pudieron observar cómo los parásitos se adherían al revestimiento intestinal. Esta observación es crucial porque la adhesión es un paso esencial para que el parásito prospere y se reproduzca dentro del huésped.
Importancia de la Investigación
Esta investigación es significativa por varias razones. Primero, entender cómo operan estos parásitos e interactúan con sus huéspedes puede ayudarnos a desarrollar mejores métodos para manejar sus poblaciones, lo que a su vez puede apoyar la salud de las abejas. Las abejas son polinizadores esenciales para muchos cultivos y plantas silvestres, así que mantener sus poblaciones saludables es crucial para la producción de alimentos y el equilibrio del ecosistema.
Direcciones Futuras
Aún hay mucho que aprender, especialmente sobre cómo diferentes dietas pueden impactar las tasas de infección y la salud general de las abejas. Desarrollar métodos confiables para examinar cómo C. bombi se adhiere y se replica será crítico. Esto también puede extenderse al campo, ayudando a los científicos a entender cómo las abejas silvestres interactúan con su entorno y los recursos florales disponibles para ellas.
Conclusión
En resumen, el estudio de los tripanosomátidos, particularmente C. bombi, en las abejas es vital para entender la salud de estos insectos cruciales. Al usar herramientas genéticas para modificar estos parásitos, los investigadores pueden obtener información sobre sus ciclos de vida y mecanismos de infección. Este conocimiento ayudará, en última instancia, a mejorar la salud de las poblaciones de abejas, que es esencial para la agricultura y la biodiversidad. Avanzando, hay mucho potencial para aplicar estos métodos para explorar otros patógenos que afectan a los polinizadores y diseñar estrategias efectivas para su manejo.
Título: Genetic modification of the bee parasite Crithidia bombi for improved visualization and protein localization
Resumen: Crithidia bombi is a trypanosomatid parasite that infects several species of bumble bees (Bombus spp.), by adhering to their intestinal tract. Crithidia bombi infection impairs learning and reduces survival of workers and overwintering queens. Although there is extensive research on the ecology of this host-pathogen system, we understand far less about the mechanisms that mediate internal infection dynamics. Crithidia bombi infects hosts by attaching to the hindgut via the flagellum, and one previous study found that a nectar secondary compound removed the flagellum, preventing attachment. However, approaches that allow more detailed observation of parasite attachment and growth would allow us to better understand factors mediating this host-pathogen relationship. We established techniques for genetic manipulation and visualization of cultured C. bombi. Using constructs established for Crithidia fasciculata, we successfully generated C. bombi cells expressing ectopic fluorescent transgenes using two different selectable markers. To our knowledge, this is the first genetic modification of this species. We also introduced constructs that label the mitochondrion and nucleus of the parasite, showing that subcellular targeting signals can function across parasite species to highlight specific organelles. Finally, we visualized fluorescently tagged parasites in vitro in both their swimming and attached forms, and in vivo in bumble bee (Bombus impatiens) hosts. Expanding our cell and molecular toolkit for C. bombi will help us better understand how factors such as host diet, immune system, and physiology mediate outcomes of infection by these common parasites.
Autores: Megan L Povelones, B. V. Bieber, S. G. Lockett, S. K. Glasser, F. A. St. Clair, L. S. Adler
Última actualización: 2024-01-20 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576273
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.18.576273.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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