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Novas Perspectivas sobre as Respostas Imunes dos Insetos

Pesquisas mostram efeitos de ativação do sistema imunológico em insetos como a Drosophila.

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As vacinas têm um papel importante na saúde pública, ajudando a impedir a propagação de doenças. As vacinas tradicionais geralmente utilizam formas enfraquecidas ou mortas de germes para treinar nosso sistema imunológico. Esse treinamento permite que nosso corpo reconheça e responda de forma eficaz se o germes verdadeiro atacar depois. Enquanto muito foco tem sido dado a vertebrados, como humanos e outros mamíferos, pesquisas recentes mostram que até insetos têm uma forma de lembrar infecções passadas, um conceito conhecido como priming imunológico.

Respostas Imunes em Insetos

Insetos, ao contrário dos vertebrados, dependem principalmente do seu sistema imunológico inato, que não envolve células de memória imunológica especializadas. Em vez disso, eles têm um mecanismo de defesa forte e amplo que os ajuda a lutar contra vários patógenos. Por muitos anos, os cientistas acreditaram que insetos não poderiam ter memória imunológica, mas estudos mostraram que eles podem, de fato, lembrar infecções anteriores. Essa memória os ajuda a responder de forma mais eficaz quando encontram os mesmos ou semelhantes patógenos novamente.

O priming imunológico em insetos permite que eles sobrevivam melhor durante reinfecções. Quando um inseto é exposto a um patógeno, mesmo de forma não letal, isso pode aumentar sua defesa contra futuras infecções. Esse fenômeno foi observado em várias espécies de insetos. Por exemplo, se um inseto é exposto a uma forma inofensiva de uma bactéria, pode desenvolver uma resposta mais forte se encontrar a forma viva mais tarde.

Estudo sobre Drosophila e Priming Imunológico

Neste estudo, os pesquisadores focaram na mosca da fruta Drosophila melanogaster para entender o priming imunológico. Eles queriam investigar por quanto tempo os efeitos do priming duram e como isso funciona em nível biológico. Os pesquisadores usaram uma bactéria específica chamada Providencia rettgeri para ver como a exposição anterior a essa bactéria poderia moldar a resposta imunológica das moscas em infecções posteriores.

Duração do Priming Imunológico

Os pesquisadores primeiro olharam para quanto tempo o efeito do priming durou em moscas machos e fêmeas. Eles expuseram as moscas a P. rettgeri morta por calor e depois as desafiaram com bactérias vivas após intervalos variados: 18 horas, 48 horas, 96 horas, uma semana e duas semanas. Eles observaram que as moscas machos mostraram uma sobrevivência melhor até duas semanas após a exposição inicial, enquanto as fêmeas tiveram um efeito de priming mais curto. Isso sugere que o priming imunológico pode durar bastante tempo, mas a duração pode variar entre os gêneros.

Impacto do Background Genético

Em seguida, os pesquisadores examinaram outras linhagens comuns de Drosophila, incluindo Canton-S e Oregon-R, para ver se a resposta ao priming era consistente entre diferentes backgrounds genéticos. Eles descobriram que o priming melhorou a sobrevivência tanto em moscas machos quanto fêmeas Canton-S. No entanto, as fêmeas Oregon-R não mostraram benefícios significativos, sugerindo que o efeito do priming imunológico pode depender de fatores genéticos.

Especificidade do Priming Imunológico

Um aspecto interessante do priming imunológico é a sua especificidade. As moscas foram testadas contra diferentes linhagens de bactérias para ver se elas tinham uma resposta mais forte à mesma linhagem à qual foram inicialmente expostas. Os resultados mostraram que as moscas que foram primadas com P. rettgeri tiveram taxas de sobrevivência significativamente melhores contra a mesma bactéria do que quando desafiadas com diferentes linhagens. Isso demonstra que a resposta imunológica em Drosophila não é apenas generalizada, mas sim adaptada a patógenos específicos.

Mecanismo Por trás do Priming Imunológico

Os pesquisadores estavam interessados nos mecanismos que sustentam o priming imunológico em Drosophila. Estudos anteriores indicaram que certos peptídeos relacionados à imunidade conhecidos como Peptídeos Antimicrobianos (AMPs) desempenham um papel vital. Os pesquisadores focaram na Diptericina-B, um AMP que é conhecido por ajudar a combater infecções bacterianas gram-negativas.

Papel dos Peptídeos Antimicrobianos

Em seus experimentos, os pesquisadores examinaram os níveis de Carga Bacteriana em moscas primadas e não primadas. Eles descobriram que os machos primados tinham cargas bacterianas mais baixas após uma exposição secundária, indicando que o priming ajuda a aumentar a capacidade das moscas de eliminar infecções. No entanto, esse efeito parecia diminuir com o tempo, pois as cargas bacterianas eram semelhantes em indivíduos primados e não primados após 72 horas.

Eles observaram que as moscas primadas aumentaram a expressão de Diptericina-B, que é crucial para combater P. rettgeri. Isso ressalta que certas respostas imunológicas são estimuladas devido à exposição anterior, permitindo que as moscas respondam de forma mais rápida e eficaz.

O Papel dos PGRPs

As proteínas de reconhecimento de peptidoglicano (PGRPs) também contribuem para como o sistema imunológico em Drosophila reage a infecções. Os pesquisadores interromperam caminhos específicos de PGRP para entender seu papel no priming imunológico. Eles descobriram que sem o funcionamento adequado dessas vias, as moscas não conseguiam aumentar sua sobrevivência após serem primadas. Isso sugere que os PGRPs são essenciais na regulação do priming e na expressão de AMPs.

Efeitos do Priming Imunológico na Transmissão de Patógenos

Além de melhorar a sobrevivência, o priming imunológico também pode influenciar como os patógenos se espalham entre as populações. Os pesquisadores buscaram investigar se as moscas primadas eliminariam menos bactérias, reduzindo assim as chances de transmitir infecções a outras moscas. Através de vários experimentos, eles descobriram que, após infecções orais, os machos primados eliminavam significativamente menos bactérias em comparação com os machos não primados.

Curiosamente, os mesmos efeitos não foram observados nas fêmeas. Tanto as fêmeas primadas quanto as não primadas mostraram níveis semelhantes de eliminação bacteriana após a infecção oral. Essa diferença novamente aponta para respostas específicas de gênero quando se trata de priming imunológico em Drosophila.

Conclusão

As descobertas deste estudo ressaltam a complexidade das respostas imunológicas em insetos. O priming imunológico é uma função significativa que permite que os insetos tenham uma defesa melhor contra infecções futuras. No caso de Drosophila, foi mostrado que a exposição anterior a patógenos pode aumentar a sobrevivência e ajudar na eliminação de bactérias através da ação de mecanismos imunológicos específicos.

Essas informações podem melhorar nossa compreensão da imunidade dos insetos, o que é essencial, especialmente considerando o papel que eles desempenham na transmissão de várias doenças. Compreender os mecanismos de priming imunológico pode levar a melhores estratégias para controlar doenças transmitidas por insetos e melhorar iniciativas de saúde pública em geral.

Fonte original

Título: IMD-mediated innate immune priming increases Drosophila survival and reduces pathogen transmission

Resumo: Invertebrates lack the immune machinery underlying vertebrate-like acquired immunity. However, in many insects past infection by the same pathogen can prime the immune response, resulting in improved survival upon reinfection. Here, we investigated the generality, specificity and mechanistic basis of innate immune priming in the fruit fly Drosophila melanogaster when infected with the gram-negative bacterial pathogen Providencia rettgeri. We find that priming in response to P. rettgeri infection is a long-lasting and pathogen-specific response. We further explore the epidemiological consequences of immune priming and find it has the potential to curtail pathogen transmission by reducing pathogen shedding and spread. The enhanced survival of individuals previously exposed to a non-lethal bacterial inoculum coincided with a transient decrease in bacterial loads, and we provide strong evidence that the effect of priming requires the IMD-responsive antimicrobial-peptide Diptericin-B in the fat body. Further, we show that while Diptericin B is the main effector of bacterial clearance, it is not sufficient for immune priming, which requires regulation of IMD by peptidoglycan recognition proteins. This work underscores the plasticity and complexity of invertebrate responses to infection, providing novel experimental evidence for the effects of innate immune priming on population-level epidemiological outcomes.

Autores: Pedro F Vale, A. Prakash, F. Fenner, B. Shit, T. S. Salminen, K. M. Monteith, I. Khan

Última atualização: 2024-04-22 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.02.22.529244

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.02.22.529244.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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