Controllo della peste americana mediante batteriofagi
Controllo della peste americana mediante batteriofagi- biodistribuzione e infettività verso il patogeno a seguito somministrazione dei virus alle nutrici Scientific reports gennaio 2019 open access -testo originale disponibile
titolo originale : Bacteriophage biodistribution and infectivity from honeybee to bee larvae using a T7 phage model?Henrique G. Ribeiro 1, Rossana Correia2,3, Tiago Moreira4, Diana Vilas Boas1, Joana Azeredo1 & Ana Oliveira1 1CEB - Centre of Biological Engineering, LIBRO - Laboratório de Investigação em Biofilmes Rosário Oliveira, University of Minho, 4710-057, Braga, Portugal. 2I3S - Institute for Research and Innovation in Health Sciences, University of Porto, 4200-135, Porto, Portugal. 3Ipatimup - Institute of Molecular Pathology and Immunology of the University of Porto, 4200-135, Porto, Portugal. 4BeePrado Unipessoal, Lda., Rua 1, no 32, Ramalha, 4730-475, Vila de Prado, Portugal. Correspondence and requests for materials should be addressed to A.O. (email: anaoliveira@ deb.uminho.pt)
abstract -I batteriofagi (fagi ) sono virus che infettano specificamente i batteri. Per ciò possono essere utilizzati per infettare il Paenibacillus larvae, agente causale della peste americana. Nonostante i buoni risultati sinora ottenuti in laboratorio, diverse questioni risultano ancora aperte relativamente all’utilizzo in campo . La prima è la somministrazione dei fagi alle larve “ via ape “, ovvero tramite “alimento sintetico medicato “ somministrato alle nutrici. Si è perciò realizzato il presente studio avente lo scopo di investigare l’abilità dei fagi di raggiungere le larve mantenendo l’originale stato di infettività dei batteri . Si è verificato che nonostante 104 fagi raggiungano le larve, solo una media di 32 siano nella possibilità di controllare la diffusione della patologia . La rapida inattivazione di molti fagi nella pappa reale-unita ad altri elementi- può compromettere l’approccio terapeutico .
I batteriofagi sono virus che infettano esclusivamente i batteri utilizzando i “macchinari “ funzionali alla biosintesi degli stessi a loro specifico uso e consumo ovvero per la loro riproduzione . Questo non di rado porta consistenti problemi ai batteri infettati fino alla possibile morte degli stessi.
La peste americana ha inizio quando le api nutrici forniscono cibo contaminato con spore alle larve. Quando queste spore vengono ingerite arrivano rapidamente allo stomaco nel quale possono eventualmente germinare trasformandosi in cellule vegetative e proliferare massicciamente 11,12. Nell’ultimo stadio di infezione P. larvae rompe l’epitelio dello stomaco e invade l’emocele della larva . Ciò porta a morte la larva13. Inizia la sporulazione che dà luogo a miliardi di spore che si dispereranno nell’alveare e al suo esterno14.
In test realizzati da Brady et al.19 viene riportato che larve spruzzate con fagi risultano protette o recuperate dall’infezione da P. larvae. La somministrazione dei fagi a mezzo cibo per le nutrici potrebbe essere una strategia di somministrazione più pratica . Si è pertanto verificata la biodistribuzione e biodisponibilità dei fagi alle larve a questa ipotesi conseguente .
Discussione
Distribuzione dei fagi nelle api adulte e relativa stabilità
Le analisi hanno mostrato che la quantità di fagi presenti nell’addome delle nutrici è maggiore di quella presenta nella testa e nel torace. Questo sembra dipendere dalla peristalsi che sposta rapidamente il cibo nelle profondità dello stomaco. Dopo essere stati ingeriti, i fagi ( così come altri tipi di virus compresi quelli potenzialmente patogeni ndt ) vanno incontro a possibile inattivazione o a perdita di capacità di replicazione all’interno del corpo dell’ape in conseguenza delle condizioni ostili che l’ape cerca di esprimere nei confronti degli “invasori “. In fatti, lo stomaco dell’ape propone multiple sfide ai microorganismi ( virus compresi ) ingeriti col cibo . Fra queste condizioni di acidità sfavorevoli e presenza di enzimi digestivi potenzialmente pericolosi 21. Molti dei compartimenti dell’addome dell’ape (medio e posteriore ) non sono acidi ed il loro pH oscilla tra 7 e 7.4. Il crop (stomaco anteriore ) -sebbene ospiti nettare e miele - ha pH che oscilla tra 5.6 e 6.123.
L’acidità del crop può influenzare la stabilità dei fagi ( e di altri virus ndt ) in conseguenza della trofallassi. In questa azione il contenuto del crop è rigurgitato verso la bocca 24. Ipotizziamo che non solo il pH , ma anche enzimi proteolitici provenienti dallo stomaco dell’ape possano contribuire alla diminuzione del numero di fagi che rimangono vivi ( il traduttore in aggiunta ipotizza che la diminuzione del numero di fagi che rimangono vivi nella trofallassi , non che di altri microorganismi potenzialmente patogeni dipenda anche dalla produzione di metaboliti da parte dei batteri che vivono nel crop. Anche sostanze presenti nel nettare e nel miele hanno potenziale teorico per accoppare microorganismi . Ne deriverebbe che la trofallassi ha tra le altre cose anche una funzione di disinfezione del cibo. La più moderna ricerca mostra che i microrganismi morti ingeriti producono attivazione immunitaria . Per cui la trofallassi avrebbe anche una ulteriore funzione di vaccinazione [ tuttavia per questi concetti sono necessari altri articoli specifici ] ndt ) . Il deterioramento di fagi ( e di altri microrganismi ) nella testa e nel torace può essere dovuto anche alla presenza di pappa reale o da operaia , le cui attività antivirali sono documentate 7,27. Il contenuto rigurgitato del crop è miscelato con le secrezioni delle ghiandole ipofaringee nella prima parte del tubo digestivo prima di essere depositato nelle celle di covata . Si è osservato che i fagi immersi nella pappa reale ( o da operaia ndt ) perdono la loro infettività in un tempo di tre ore (Fig. 2).
La presenza di polifenoli nella pappa e nel nettare o nel miele e di proteinasi può contribuire alla inattivazione di fagi ( e di altri microrganismi ) probabilmente via alterazione della struttura delle proteine 31.
Phage biodistribution in larvae.
La verifica della biodistribuzione mostra che alcuni dei fagi ingeriti rimangono attivi nei tessuti dell’ape nutrice. Verifiche immunoistochimiche confermano il trasferimento dei fagi alle larve . Le immagini al microscopio mostrano una ampia distribuzione dei fagi nei tessuti delle larve (Fig. 3A). Subito dopo essere stati ingurgitati dalle larve i fagi non solo raggiungono lo stomaco , ma risultano anche penetrare attraverso l’epitelio . Possono essere trasferiti all’emolinfa e rinvenuti nei tessuti prossimi all’emocele. Questo è confermato dalla loro presenza nei tubuli malpighiani . Tuttavia , solo una piccola parte dei fagi rinvenibile nei tessuti della larva può esssere considerata attiva.
In conclusione, la quantità di fagi che arriva viva allo stomaco della larva a seguito di somministrazione di alimento medicato alle nutrici sembra troppo basso per contenere lo sviluppo o la remissione della peste americana ( lo studio è però davvero molto interessante per la comprensione di molti aspetti relativi alla diffusione dei patogeni e delle risposte immunitarie dell’ape ndt )