La dinamica del virus DWV e della espressione genica immunitaria dell’ape a seguito di parassitismo in simulazioni di laboratorio
La dinamica del virus DWV e della espressione genica immunitaria dell’ape a seguito di parassitismo in simulazioni di laboratorio
Insects 2019 10 open access
The Dynamics of Deformed Wing Virus Concentration and Host Defensive Gene Expression after Varroa Mite Parasitism in Honey Bees, Apis mellifera Yazhou Zhao 1,2,† , Matthew Heerman 1,†, Wenjun Peng 2, Jay D. Evans 1, Robyn Rose 3, Gloria DeGrandi-Hoffman 4, Michael Simone-Finstrom 5 , Jianghong Li 1,6, Zhiguo Li 1,6, Steven C. Cook 1 , Songkun Su 6, Cristina Rodríguez-García 1,7, Olubukola Banmeke 1, Michele Hamilton 1 and Yanping Chen 1,*
USDA-ARS Bee research Laboratory, Bldg. 306, BARC-East, Beltsville, MD 20705, USA; zhaoyazhou@caas.cn (Y.Z.); Matthew.Heerman@ARS.USDA.GOV (M.H.); Jay.evans@ars.usda.gov (J.D.E.); leejh6972@126.com (J.L.); zhiguo.li@fafu.edu.cn (Z.L.); Steven.Cook@ARS.USDA.GOV (S.C.C.); cristinarodriguez.crg@gmail.com (C.R.-G.); olubukola.banmeke@bison.howard.edu (O.B.); Michele.hamilton@ars.usda.gov (M.H.)?Institute of Apicultural Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100093, China; pengwenjun@vip.sina.com?USDA APHIS, National Program Manager for Honey Bee Health, Riverdale, MD 20737, USA; Robyn.I.Rose@aphis.usda.gov?USDA-ARS Carl Hayden Bee Research Center, 2000 East Allen Road, Tucson, AZ 85719, USA; Gloria.Hoffman@ARS.USDA.GOV?Honey Bee Breeding, Genetics and Physiology Research Laboratory, USDA-ARS, Baton Rouge, LA 70820, USA; Michael.SimoneFinstrom@ars.usda.gov?College of Bee Science, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; susongkun@zju.edu.cn?Laboratorio de Patología Apícola, Centro de Investigación Apícola y Agroambiental, IRIAF,?Consejería de Agricultura de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha, 19180 Marchamalo, Spain
1. Introduzione
In relazione alla quantità di essa presente negli alveari , Varroa può aumentare la percentuale di api infette dal 10 al 100%, e aumentare la concentrazione di DWV fino ad un livello di un milione di volte rispetto alle condizioni di assenza di acari [22]. Alti livelli di replicazione del DWV consentono di instaurare una diversità genetica del virus nell’alveare , la quale dà luogo a forme del virus maggiormente virulente . L’associazione della Varroa al virus DWV ha portato al collasso di miliardi di alveari nel mondo negli ultimi 50 anni [22].
Sono stati studiati i meccanismi per cui questo avviene : da un lato varroa presenta capacità di sopprimere i meccanismi antivirali dell’ape[19] . dall’altro la replicazione virale seleziona ceppi maggiomente virulenti [23].
In letteratura è dimostrato che Varroa serve da vettore e che con ciò facilita la trasmissione di virus tra le api . Api poste in condizione di infestazione del 30% divengono tutte infette da virus in condizioni di laboratorio in tempi brevissimi [33,34]. Per questo motivo si è scelto un livello di presenza di varroa per l’esperimento eseguito nel quale 40 api neonate sono state collocate in una cupola da allevamento [35] con adeguate scorte di miele diluito e surrogato del polline e polline insieme a 12 varroe .
3. Results
3.1. Rapid Increase in DWV Concentration Coincided with Initial Increase Followed by Subsequent Downregulation of Dorsal and Concomitant AMP
In tutte le misure effettuate il livello di presenza di DWV è risultato significativamente ( enormemente ) più alto nelle api a contatto con Varroa (Figure 1A) rispetto ad api non a contatto con l’acaro ( nelle quali la presenza virale è irrilevabile ) . Più specificamente , il livello virale aumenta rapidamente già dopo 0.5 giorni dalla costituzione delle gabbiette sperimentali ovvero dall’introduzione delle varroa in esse. Il livello di presenza virale diviene massimo a 4 giorni dall’inizio della prova, mantenendosi fino al termine della prova, per i 4 giorni successivi a livelli simili al massimo rilevato (Figure 1A). Dorsal, un fattore di trascrizione associato all’espressione attiva di molecole a valenza immunitaria ( effettori ), è stato precedentemente associato ( direttamente correlato ) ad alti livelli di infestazione da varroa e ad alta concentrazione di DWV [20]. In questo studio si è mostrato che il livello di trascrizione di Dorsal aumenta fino al doppio del livello precente l’inizio del contatto con varroa 0,5 giorni dopo l’inizio della prova fino a raggiungere un massimo pari a circa sei volte il livello espresso in assenza di varroa due giorni dopo l’innizio della prova . Successivamente il livello comincia a calare . In parallelo il livello di DWV aumenta (Figure 1).
3.2. RNAi Pathway Transcript Levels Peak at Approximately the Same Time Post Challenge as Dorsal La verifica di due componenti della risposta RNA interferenza ( RNAi ) ha fatto osservare una complessiva sottoregolazione rispetto a quanto osservabile in api sane non a contatto con varroe .
Fatta eccezione per la misura fatta al secondo giorno dall’inizio dell’infestazione l’espressione di argonaute 2 (AGO2) e di ribonuclease (DICER) risulta diminuire nelle api parassitizzate da varroa verosimilmente significando che detta patassitizzazione “ spegne “ il sistema di difesa RNAi (Figure 3A,B).
5. Conclusions
Si è capito che l’infestazione da Varroa causa uno stato di immunodepressione concomitante ad un aumento di presenza di DWV nel corpo delle api e si è potuto realizzare una descrizione temporale basata sulla trascrizione globale delle api parassitizzate . Questa mostra come e quanto la nutrizione della Varroa sulle api adulte sia deleteria e vada ad incidere negativamente su multiple pathways metaboliche intimamente correlate alla capacità immunitaria dell’insetto . Si è potuto mostrare che vi è distruzione di fattori chiave coinvolti con la risposta a rottura della cuticola , a omeostasi e rigenerazione cellulare nella replicazione virale indotta da varroa