Moscas Tsé-tsé e o Papel Delas na Disseminação de Doenças
As moscas tsé-tsé transmitem doenças sérias que afetam humanos e gado na África.
Erick Otieno Awuoche, G. Smallenberger, D. Bruzzese, A. Orfano, B. L. Weiss, S. Aksoy
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Índice
- O Desafio da Prevenção de Doenças
- Resistência das Moscas Tsé-Tsé e Transmissão de Parasitas
- Fatores Genéticos na Competência do Vetor
- Spiroplasma e Seu Impacto
- O Papel do Peptídeo Stomoxyn
- A Relação Entre Níveis de Lipídios e Infecção
- Investigando os Efeitos das Infecções
- O Futuro das Pesquisas e Soluções Potenciais
- Conclusão
- Fonte original
- Ligações de referência
As moscas tsé-tsé são insetos que têm um papel importante na propagação de doenças na África. Elas transmitem parasitas chamados tripanossomos, que causam a doença do sono em humanos e Nagana em animais. Isso é um problema sério, já que cerca de 60 milhões de pessoas vivem em áreas onde essas moscas estão, colocando-as em risco de adoecer. A propagação dessas doenças também impacta os agricultores, pois os animais ficam doentes e a produção agrícola cai.
O Desafio da Prevenção de Doenças
Atualmente, não existem vacinas disponíveis para parar essas infecções em humanos ou animais. Isso porque os parasitas tripanossomos conseguem mudar as proteínas na superfície externa, ajudando-os a escapar do sistema imunológico de seus hospedeiros. Embora reduzir o número de moscas tsé-tsé possa ajudar a controlar as doenças, existem muitos desafios relacionados a isso. Isso inclui os altos custos de controlar as populações de moscas e o risco de elas retornarem se os esforços de controle forem interrompidos.
Uma solução possível foca em impedir a transmissão dos parasitas através das moscas tsé-tsé. Para fazer progresso nessa área, é importante entender melhor como os parasitas e as moscas interagem, como a transmissão funciona e quais substâncias poderiam ajudar a bloquear essa transmissão.
Resistência das Moscas Tsé-Tsé e Transmissão de Parasitas
Curiosamente, as moscas tsé-tsé têm resistência natural à infecção por tripanossomos. Pesquisas mostram que existem pouquíssimas infecções nas populações selvagens de moscas. Vários fatores influenciam a eficácia com que essas moscas podem transmitir os parasitas. Isso inclui a idade da mosca e sua condição nutricional no momento da exposição, o tipo de cepa de tripanossomo e as bactérias presentes no intestino da mosca.
Entre as diferentes espécies de moscas tsé-tsé, as do subgrupo Morsitans tendem a ser mais suscetíveis a infecções do que as do subgrupo Palpalis. O subgrupo Palpalis, frequentemente encontrado perto de rios na África Ocidental e Central, é particularmente importante para a saúde pública, pois carrega os parasitas responsáveis pela doença do sono crônica.
Fatores Genéticos na Competência do Vetor
As diferenças em como essas moscas podem transmitir tripanossomos podem surgir de diferenças genéticas. Análise dos genomas das moscas mostrou que o subgrupo Palpalis possui certos genes únicos. Alguns desses genes estão relacionados à produção de proteínas que as protegem de infecções.
Estudos em laboratório indicam que moscas mais jovens têm mais chances de se infectar com tripanossomos quando fazem a primeira refeição de sangue. No entanto, à medida que as moscas envelhecem, elas ficam melhores em resistir a infecções. Elas conseguem eliminar os parasitas logo no início da infecção, antes que consigam se estabelecer no intestino da mosca.
Vários compostos presentes nas moscas, como peptídeos antimicrobianos e outras proteínas, contribuem para essa resistência. Além disso, certas bactérias que vivem no intestino das moscas podem influenciar sua capacidade de transmitir parasitas.
Spiroplasma e Seu Impacto
As moscas tsé-tsé hospedam uma mistura de bactérias benéficas, incluindo uma chamada Spiroplasma. Essa bactéria parece ajudar as moscas a combater infecções por tripanossomos. Na verdade, estudos sugeriram que níveis mais altos de Spiroplasma nas moscas se correlacionam com taxas mais baixas de infecções por tripanossomos. Porém, o mecanismo exato por trás dessa relação ainda não está claro.
Pesquisas mostraram que o Spiroplasma afeta como as moscas reagem aos parasitas. Após examinar os tecidos do intestino das moscas infectadas com Spiroplasma ou tripanossomos, os cientistas descobriram que as respostas imunológicas ativadas por essas infecções eram muito diferentes. A infecção por tripanossomos causou uma resposta imunológica robusta, enquanto o Spiroplasma parecia criar uma reação muito mais suave.
O Papel do Peptídeo Stomoxyn
Além de observar as bactérias, cientistas também descobriram um peptídeo nas moscas tsé-tsé chamado GffStomoxyn. Acredita-se que esse peptídeo desempenhe um papel crucial na capacidade das moscas de combater infecções por tripanossomos. O peptídeo Stomoxyn mostrou propriedades antimicrobianas fortes, tornando-o eficaz contra os parasitas que causam a doença do sono.
Os pesquisadores estão explorando como esse peptídeo funciona e como é regulado nas moscas. O Stomoxyn é encontrado principalmente no cardia das moscas, uma parte do intestino, e sua expressão varia de acordo com a idade das moscas e quando elas consumiram sangue. Quando confrontadas com patógenos, os níveis de Stomoxyn permanecem altos; no entanto, não parecem aumentar em resposta a infecções como as proteínas imunológicas tradicionais fazem.
A Relação Entre Níveis de Lipídios e Infecção
Outra área chave de estudo tem sido o impacto das infecções nos níveis de lipídios nas moscas. Os lipídios são importantes para a energia e saúde geral. Quando as moscas são infectadas com Spiroplasma ou tripanossomos, a expressão de genes envolvidos na produção de lipídios diminui. Isso indica que as infecções podem estar limitando a disponibilidade de lipídios, que são cruciais para a energia e respostas imunológicas das moscas.
Em experimentos que mediram os níveis de lipídios na hemolinfa das moscas, aquelas infectadas com qualquer patógeno mostraram níveis de lipídios mais baixos em comparação com as moscas não infectadas. Isso sugere que a presença dessas infecções pode levar a uma competição por recursos, dificultando a saúde das moscas.
Investigando os Efeitos das Infecções
Para entender melhor como as infecções afetam as moscas, os pesquisadores realizaram sequenciamento de RNA nos tecidos do intestino das moscas infectadas. Esse sequenciamento ajuda a identificar os genes que estão ativados ou suprimidos durante as infecções. Em resposta à infecção por tripanossomos, um grande número de genes foi encontrado com expressão diferencial, indicando uma forte resposta imunológica.
Em contraste, moscas com infecções por Spiroplasma mostraram um número muito menor de genes com expressão diferencial, apontando para uma interação mais sutil. Essa diferença é importante porque indica que o sistema imunológico do hospedeiro reage de forma diferente dependendo do tipo de infecção.
O Futuro das Pesquisas e Soluções Potenciais
Entender as interações únicas entre as moscas tsé-tsé, seus endossimbiontes e as doenças que elas propagam continua sendo uma área crítica de pesquisa. Ao explorar a composição genética dessas moscas e o papel de suas bactérias intestinais, os cientistas esperam descobrir novas estratégias para reduzir a propagação da tripanossomíase.
Uma abordagem potencial pode envolver melhorar as defesas naturais das moscas por meio de modificação genética. Por exemplo, a introdução de genes benéficos ou bactérias que expressem peptídeos antimicrobianos como o Stomoxyn pode melhorar a capacidade delas de resistir a infecções.
Outra estratégia pode focar no controle das populações de moscas tsé-tsé por métodos amigáveis ao meio ambiente. Isso pode envolver direcionar a reprodução delas ou utilizar métodos que promovam predadores naturais das moscas.
No geral, enquanto a luta contra a doença do sono e a Nagana continua desafiadora, a pesquisa em andamento sobre a biologia das moscas tsé-tsé e suas interações com patógenos e bactérias simbióticas pode levar a métodos eficazes para controlar essas doenças e proteger a saúde pública.
Conclusão
Em conclusão, a relação entre as moscas tsé-tsé, as doenças que elas disseminam e os micróbios que abrigam é complexa. Através da pesquisa e compreensão dessas interações, podemos desenvolver maneiras inovadoras de combater essas doenças, ajudando a proteger populações vulneráveis nas regiões afetadas.
Título: Spiroplasma endosymbiont reduction of host lipid synthesis and Stomoxyn-like peptide contribute to trypanosome resistance in the tsetse fly Glossina fuscipes
Resumo: Tsetse flies (Glossina spp.) vector African trypanosomes that cause devastating diseases in humans and domestic animals. Within the Glossina genus, species in the Palpalis subgroup exhibit greater resistance to trypanosome infections compared to those in the Morsitans subgroup. Varying microbiota composition and species-specific genetic traits can significantly influence the efficiency of parasite transmission. Notably, infections with the endosymbiotic bacterium Spiroplasma have been documented in several Palpalis subgroup species, including Glossina fuscipes fuscipes (Gff). While Spiroplasma infections in Gff are known to hinder trypanosome transmission, the underlying mechanisms remain unknown. To investigate Spiroplasma-mediated factors affecting Gff vector competence, we conducted high-throughput RNA sequencing of the midgut tissue along with functional assays. Our findings reveal elevated oxidative stress in the midgut environment in the presence of Spiroplasma, evidenced by increased expression of nitric oxide synthase, which catalyzes the production of trypanocidal nitric oxide. Additionally, we observed impaired lipid biosynthesis leading to a reduction of this important class of nutrients essential for parasite and host physiologies. In contrast, trypanosome infections in Gffs midgut significantly upregulated various immunity-related genes, including a small peptide, Stomoxyn-like, homologous to Stomoxyns first discovered in the stable fly Stomoxys calcitrans. We observed that the Stomoxyn-like locus is exclusive to the genomes of Palpalis subgroup tsetse species. GffStomoxyn is constitutively expressed in the cardia (proventriculus) and synthetic GffStomoxyn exhibits potent activity against Escherichia coli and bloodstream form of Trypanosoma brucei parasites, while showing no effect against insect stage procyclic forms or tsetses commensal endosymbiont Sodalis in vitro. Reducing GffStomoxyn levels significantly increased trypanosome infection prevalence, indicating its potential trypanocidal role in vivo. Collectively, our results suggest that the enhanced resistance to trypanosomes observed in Spiroplasma-infected Gff may be due to the reduced lipid availability necessary for parasite metabolic maintenance. Furthermore, GffStomoxyn could play a crucial role in the initial immune response(s) against mammalian parasites early in the infection process in the midgut and prevent gut colonization. We discuss the molecular characteristics of GffStomoxyn, its spatial and temporal expression regulation and its microbicidal activity against Trypanosome parasites. Our findings reinforce the nutritional influences of microbiota on host physiology and host-pathogen dynamics. Author SummaryThe tsetse fly, Glossina fuscipes fuscipes (Gff) is of high public health relevance. Gff exhibits strong innate resistance to trypanosomes, especially when infected with the endosymbiotic bacterium Spiroplasma. This study investigated how the bacterium Spiroplasma inside Gff enables them to be resistant to trypanosome infection. Our results indicate alterations in host lipid metabolism with reduction in levels of triglycerides, suggesting a potential metabolic barrier that limits the viability to parasite. In addition, we discovered a small peptide, stomoxyn, exclusively in Gff and related Palpalis tsetse species. We have shown that Gff synthetic Stomoxyn has antibacterial and antitrypanosomal properties and lowering Stomoxyn levels in Gff correlates with increased parasite prevalence. We suggest that strategies to increase Spiroplasma prevalence or enhance stomoxyn expression through paratransgenic approaches could be promising avenues for reducing trypanosomiasis transmission.
Autores: Erick Otieno Awuoche, G. Smallenberger, D. Bruzzese, A. Orfano, B. L. Weiss, S. Aksoy
Última atualização: 2024-10-24 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620045
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.24.620045.full.pdf
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