冈比亚按蚊体内的疟原虫传播与免疫反应

冈比亚按蚊体内的疟原虫传播与免疫反应 ? 482?中华卫生杀虫药械2006年第12卷第6期 CHINESEYOURNALOFHYGIENICINSECTICIDES&EQUIPMENTSVo1.12 NO.62006 :"一"示24h死亡翠在70%以Fo 上持效可达到60d.按照国家GB/T17322.1m 1998进行生测评价,凯素灵对家蝇具有明显的持 效,根据标准判定凯索灵为A级产品. 从试验结果看出,凯素灵以15mg/in的有效剂 量,在玻璃板面上对家蝇只能达到45d的持效,而 增加到30mg/m的有效剂量时,达到了90d的持 效.凯素灵以25ms/ITI的有效剂量,在油漆板面上 对家蝇只能达到45d的持效,而增加到50ms/ITI剂 量时,达到了60d以上的持效.凯素灵以50mS/ITI 的有效剂量,在水泥板面上对家蝇只能达到30d的 【综述】 持效,而增加到100mg/ITI剂量时,达到了60d的持 效.因此,提示在现场滞留喷射应用凯素灵时,无论 采取哪种方法,必须要保证其有效剂量,才能取得满 意的防制效果. 凯素灵是一种可湿性粉剂,是比较老的剂型,在 国内各地用于防制卫生害虫时间比较长,用量也比 较大,属于拟除虫菊酯类的光谱杀虫剂,从试验结果 也可看出,凯素灵对家蝇仍具有良好的杀灭效果和 持效作用. (收稿日期:2006-09-O1) 中圈分类号:R384.1文献标识码:A文章编号:1671-2781.(2006)0642482-03 冈比亚按蚊体内的疟原虫传播与免疫反应 朱国强 (江苏国境旅行卫生保健中心扬州分中心,江苏扬州225009) 冈比亚按蚊的免疫系统与入侵的疟原虫之间有 一 个相互作用的过程,但它们之间是如何作用的? 只有在果蝇免疫模型成功建立以后以及其他一系列 研究成果取得,如冈比亚按蚊基因分类的完成,RNA 干扰技术和转基因技术建立才慢慢清晰起来J,并 且在冈比亚按蚊传播疟原虫以及彼此之间相互作用 的研究中得到了有效的验证. 昆虫的免疫系统由多种成分构成,其中包括:? 物理屏障,如表皮和围食膜;?已具有部分免疫功能 上皮屏障;?蛋白(水解)酶的级联反应导致凝聚和 黑化反应;?细胞水平的免疫应答,如吞噬作用和包 被作用;?抗生物肽(AMP)的产生(表1)和细胞毒 活性氧的产生_2J.果蝇免疫反应的复杂性表现在 反应过程中有大量的基因组参与其中有规律的转录 过程J.多年研究结果证明果蝇的免疫系统的控 制是通过Toll或Imd免疫调节通道调节AMPs分泌 来实现的J.所以对果蝇通过调节通道来控制的 免疫系统研究的最好方法是研究其7种AMPs物 质.在脊椎动物体内也存在着与昆虫Toll通道结构 极其相似的受体(TLR)和肿瘤坏死因子(TNF)通 道.这种高度相似性表明在很大范围内免疫调节通 道在系统发育过程中存在有共同的始祖…. Toll通道主要由革兰氏阳性菌和真菌侵入而被 激活,在黑腹果蝇体内被证明有350个基因参与转 录和编码产生AMPs过程,用以对抗入侵的革兰氏 阳性菌和真菌.Toll通道对昆虫细胞免疫的产生和 AMP8的形成起着至关重要的作用.Imd通道主要 由革兰氏阴性菌侵入而被激活,在黑腹果蝇体内被 证明有220个基因参与转录和编码产生AMPs过 程,用以对抗入侵的革兰氏阴性菌,Imd通道的激活 【作者简介】朱国强(1963.),江苏扬州市人,博士,副主任医师,主要从事卫生检疫与 媒介生物防制工作. ? ? 中华卫生杀虫药械2O06年第12卷第6期 CHINESEJOURNALOFHYGIENICINSECTICIDES&EQUIPMENTSVo1.12N O.62006?483? 与否对昆虫体内是否产生细胞免疫的影响不大[4]. 昆虫免疫反应的关键在于能否识别自体组织和 非自体组织.在昆虫体内,这项工作是由模式识别 . 感受器(PRR)来完成J.一个PRR只能识别一种 特征类别与病原相关的分子模式(PAMP).结果依 靠数目庞大的PRR,昆虫能识别侵入体内的不同种 一类病原微生物.这就赋予了昆虫具有广泛的免疫 性J.例如我们已知在果蝇的体内,肽聚糖识别蛋 白(PGRP)是作为PRR而存在的,13个(PGRP)基 因组的不同组合就为其提供了广泛的识别作用. 表1黑腹果蝇体内的抗菌多肽 冈比亚按蚊是疟疾向人类传播的主要媒介昆虫, 疟疾形成传播的首要条件是疟原虫必须在宿主—— A.Cs内和媒介一蚊体内成功生存和发育,传播能否 成功形成还要根据宿主和媒介免疫系统与疟原虫相 互作用的结果.越来越多的研究结果表明疟原虫在 冈比亚按蚊体内生存和发育的过程中会出现大量的 丢失,这种丢失是由于冈比亚按蚊体内免疫系统作用 的结果.这也成为近年来细胞和分子生物学研究的 热门课,并因此使冈比亚按蚊的基因组测序工作得 以顺利完成.已完成的冈比亚按蚊基因组图谱为我 们提供了丰富的免疫基因编码信息以及与果蝇和哺 乳动物免疫基因属于同源性的有关信息j. 比对基因组标记及其所表达的生物信息分析, 目前我们已经鉴定出冈比亚按蚊的242个免疫基 因,其中包括18个基因族和其他独立基因J.果蝇 和冈比亚按蚊的免疫基因在同源基因基础上的进化 过程中表现出不一致性,其中基因扩增数量的不一 致性尤为明显.同时表现在免疫识别,免疫调节和 免疫效果上也存在明显的不一致.这充分说明上述 两种昆虫体内的同源基因,面对生存压力,在其进化 过程中所表现出的多样性.这也反映昆虫在选择压 力下,充分调动和调节自身的免疫功能积极主动应 对新的生存挑战,特别是适应新的生态环境和生存 环境.通过对比实验,信号转导基因也表达他们之 间存在着其他丰富的定向进化的同源基因]. 与其他昆虫一样,冈比亚按蚊体内也存在着两 种免疫反应——细胞和体液反应,其体液免疫反应 包含一系列种类不同的免疫诱导基因表达,其中包 括AMPs的产生.如同在果蝇体内一样,在蚊体内 AMPs的产生是由于外源生物入侵刺激所致的结 果,主要由肥体细胞分泌进入血淋巴内.在冈比 亚按蚊体内,AMPs是由防卫素和抗菌多肽这两大 家族所代表(每一家族都包含着4组趋异进化生物 肽),而抗菌肽又是上述两大家族的代表,目前我 们对其生化特性有了相当的了解,并能对其进行克 隆.实验结果表明,防卫素,抗菌多肽和抗菌肽在试 管内对外源性微生物和寄生虫有强烈的抑制和杀灭 作用,无疑他们在冈比亚按蚊体内不仅参与免疫反 应作用,而且还担负着重要的角色.通过同源的双 链RNA所诱导的特异性的转录后使得基因沉默技 术证明,防卫素在按蚊体内扮演角色是抑制和杀灭 革蓝氏阳性菌.比对试验表明,防卫素的功能被抑 制后,疟原虫在冈比亚按蚊内的发育并未因此而有 所影响.这表明防卫素不是抑制和杀灭其体内寄生 虫的主要因素.冈比亚按蚊体内AMPs的不同功 能还需在实验中进一步予以证实和明确.到目前为 止,还不清楚在冈比亚按蚊的中肠前部和肥体细胞 内,控制外源生物诱导防卫素和其他AMPs等产生 基因表达的启动因素是什么?但笔者会从已知果蝇 的免疫调节通道模式中,学到更多有利于研究冈比 亚按蚊免疫作用的知识. 在黑腹果蝇体内,存在两种免疫调节级联反 应ou或Imd免疫调节通道激活反应,控制着 AMP的表达.这两种反应都各自依赖于两种rel- like的转录因子——Reli8h和Dif的活动J.在冈 比亚按蚊的基因族中,对Toll或Imd免疫调节级联 反应的组成成分已经有所认识J.最近在埃及伊 蚊的分子生物学研究中,科学家取得了颠覆性的研 究成果,以前仅作为转录因子的Relish蛋白,在埃及 伊蚊体内同时也作为重要的免疫防御成分而存 在.基因编码的Relish能激活哺乳动物的NF-kB 相关的转录因子p105和plO0,并编码形成蛋白,从 而构成Rel同源区的N端(RHD)和IkB区域的C 端.而c端结构经常是作为Rel活动的抑制物的阻 抑蛋白而存在.这组级联反应的活动会导致蛋白质 的裂解,并伴随着我们目前尚不清楚其机理RHD的 - 484?中华卫生杀虫药械2006年第12卷第6期 CHINESEJOURNALOFHYGIENICINSECTICIDES&EQUIPMENTSVo1.12N O,62006 转运和靶基因的转录诱导.在研究过程中,惊奇的 发现在埃及伊蚊体内Relish编码表达三种同工型物 质.他们分别是?全长蛋白;?RHD的N端结构; ?C端——转录抑制结构.使得C端区域的Relish 进行非常规编码表达,结果发现这种转基因蚊对革 兰氏阴性细菌非常敏感,同时也伴随着A段基因所 表达的防卫素的大量产生,这必然有利于埃及伊蚊 的生存和进化J.对蚊体内的免疫级联反应功能 进行进一步比较分析,对进一步认识双翅目昆虫免 疫反应的趋同性和趋异性将提供重要的线索.有意 义的是两种不同种类的蚊——埃及伊蚊和冈比亚按 蚊使用同源防卫素防御的革蓝氏阳性细菌和革蓝氏 阴性细菌侵入. 蚊体内感染发生的同时会伴随着蛋白酶解级联 反应的发生.因为同时期,在分子水平上,发现多种 丝氨酸蛋白(水解)酶和丝氨酸蛋白(水解)酶抑制 剂存在的证据.最典型的蛋白酶解级联反应,就 是酚氧化酶(PPO)级联反应,其结果形成蚊体的黑 化反应,从而抵御微生物的感染.目前,在冈比亚按 蚊体内已经发现9种酚氧化酶(PPO)l6].在冈 比亚按蚊的中肠内,也存在着一组基因通过黑化和 包被作用抑制寄生虫在其体内发育],这组显性抗 病性基因由一个主要基因座——疟原虫包被基因座 1(PEN1)和两个附加基因座(PEN2,PEN3)所调 节.但后两者在寄生虫的黑化过程中所起作用相对 较小. 目前,对显性抗病性基因型的认识还不清楚. 巨噬细胞的吞噬和细胞的包被作用构成昆虫的细胞 免疫应答.最近,研究结果表明昆虫细胞免疫应答 还受到类补体蛋白的调节.巨噬细胞的吞噬作用对 昆虫清除其体内病原菌感染起着重要的作用,这在 感染的早期尤为重要.不能被巨噬细胞吞噬的体积 较大病原体(如:酵母菌细胞),将会被血细胞所包 被.最新的研究结果表明类补体蛋白对按蚊体 内的寄生虫的数量同样存在着免疫调节作用.在体 外实验中,一种称为硫醇型异构体蛋白一l(TEP—1) 的类补体蛋白,被证明其作用是作为巨噬细胞吞噬 病原菌的调理素.TEP-1由血细胞生成并被分泌到 血淋巴中,识别脓毒性损伤后,TEP-1分裂成较短的 片段,这与其同源补体在脊椎动物体内一样,分裂的 TEP—l的c端部分通过硫醇型异构键共价连接到入 侵的革兰氏阳性细菌或革兰氏阴性细菌的表面,给 予巨噬细胞吞噬,清除细菌提供标识作用,另外,在 中肠上皮的基质部位TEP-1也能连接到伯氏疟原虫 (P.berghei)的表面_】...在显性抗病性基因族中, TEP一1会与入侵的寄生虫结合形成标识,使其dsR- NA分解而达到杀灭和清除的作用,对某一个寄生 虫而言,这一过程明显先于黑化反应.疟原虫的动 合子经过一系列正常发育和变异后形成数以万计的 子孢子,用这种子孢子感染老鼠,而使老鼠致病.在 显性抗病性蚊体内,我们仅仅观察到被黑化的动合 子.另外,在敏感的蚊体内一旦TEP-1的功能被抑 制,结果其体内的寄生虫的数量明显增加.表明在 冈比亚按蚊体内,TEP—I直接控制着对入侵寄生虫 的杀灭和清除作用.这是第一次证明蚊不仅被 动传播疾病,而且在其感染过程中也能主动调控着 进入其机体内的寄生虫的数量.这种发现的关键有 赖于强力新技术——基因沉默技术的发现.从此, 这种方法被广泛应用到其他蚊种的基因研究中,最 近报道又发现了三种寄生虫发育调节因子——富亮 氨酸重复免疫蛋白(LRIM1)和两种c一类型的凝集 索l.尽管冈比亚按蚊能够限制入侵的疟原虫在 其体内发育的机制目前还不完全清楚,但可以肯定 地说对病媒昆虫的研究已经进入新纪元. 参考文献: [1]TmuP,a1.HowDwsophilacombatsmicrobialinfection:amodel tostudyinnateimmunityandhost-pathogeninteractions[J].Curr OpinMicrobiol,2002.5.102110. 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