文摘
寄生黄蜂是几种害虫的重要天敌。他们使用各种各样的方法来调节昆虫宿主为他们的后代来培养。例如,雌性黄蜂需要避免或抑制宿主免疫反应通过引入毒液有或没有病毒粒子和/或polydnaviruses。本文的目的是提供一个合成的当前知识的免疫抑制宿主免疫用毒液的拟寄生物缺乏共生病毒。特别强调了通过禁用宿主通过姬氏endoparasitoid的毒液Pimpla turionellae(膜翅目:姬蜂科)比较的毒液从其他天敌的物种。
1。介绍
昆虫和其他无脊椎动物保护他们的生活对外国材料有效的免疫系统。免疫系统通常被分为两个主要的分支叫先天(或自然)和自适应(或获得)免疫(1- - - - - -3]。尽管无脊椎动物早就被归类为持有只有先天免疫,累计从无脊椎动物实验数据表明特异性和记忆可能存在于无脊椎动物(4]。然而,这仍然是稀缺(功能性证据1]。昆虫的先天免疫系统分为体液和细胞防御反应(2,5,6]。昆虫具有天生的外国(即免疫系统识别的能力。异物)等材料寄生蜂卵和幼虫。先天免疫反应包括吞噬作用、有节、封装、黑化作用,血液凝结,释放逆境应答蛋白质和分子(1,2,5,6]。
一旦入侵生物病原体和/或获得进入主人的血腔,遇到先天防御机制涉及细胞和体液反应(1]。体液防御包括生产抗菌肽(安培),氧或氮的活性中间体,调节凝血的复杂酶级联或血淋巴黑化作用[1,5- - - - - -7]。相比之下,一个涉及到不同类型的细胞免疫反应通过姬氏,参与吞噬微生物病原体清除的,捕获血细胞聚集结节,或封装也引发了更大的微生物和细胞毒性反应(1- - - - - -3,8]。事实上,有一个重叠体液和细胞防御,因为很多体液因素影响血细胞的功能和通过姬氏的重要来源很多体液分子(2,8]。
寄生黄蜂已经进化出各种策略在避免host-cell-mediated免疫反应(5,6,9- - - - - -11]。Endoparasitoids可能与宿主协同进化和使用主机环境营养和监管信号(12]。开发成功地在其宿主的血腔,endoparasitoids压制、修改、或调节宿主免疫防御系统由母体派生分泌物的雌性黄蜂产卵期间(5,9]。这些分泌物包括共生病毒(如polydnaviruses(刚才)entomopoxvirus),病毒样颗粒(一种),卵巢液体,teratocytes(来自注入卵子),和毒液5,9,13- - - - - -18]。
单独或结合其他产妇因素,拟寄生物毒液是已知有独特的功能,包括血细胞反应的抑制或减少(5,19]。在大多数情况下,毒液增强了刚才的影响或花萼液体而不是作为单独的免疫抑制剂(16,19- - - - - -21]。然而,在拟寄生物物种缺乏刚才或其他共生病毒(9,22- - - - - -26独自],毒液会扰乱宿主免疫防御,可以补充或取代其他母体因素的函数24]。
这样的拟寄生物的例子包括Pimpla hypochondriacaRetzius(膜翅目:姬蜂科)9,22),Pteromalus puparuml .(膜翅目:金小蜂科)23,24),Nasonia vitripennis沃克(膜翅目:金小蜂科)26,27),Pimpla turionellael .(膜翅目:姬蜂科)25),Asobara citri(膜翅目:茧蜂科)(28),Asobara tabida(膜翅目:茧蜂科)(29日),而Asobara粳稻(膜翅目:茧蜂科)(30.]。
本文的目的是总结变化的一般模式,在宿主免疫后由拟寄生物寄生物种。强调研究没有刚才的拟寄生物。我们还将讨论这个问题与其他天敌物种缺乏刚才在他们的毒液。
2。作用方式缺乏刚才的毒液
endoparasitoid和ectoparasitoid物种没有刚才和病毒样颗粒,毒液似乎发挥重要作用在抑制宿主免疫(9,23,25,26]。毒液的拟寄生物特别是已知干扰宿主生理学、生物化学、和发展通过唤起瘫痪,通过主机蜕皮,抑制和干扰钙稳态在特定宿主组织在某些情况下(9,22,25,31日- - - - - -39]。膜翅目昆虫毒液的成分可能不同群体内部甚至物种(40- - - - - -42]。几项研究揭示了天敌寄生蜂毒液的构成是一个复杂的鸡尾酒的低收入和高分子量化合物如胺类、多肽、蛋白质、酶和糖蛋白(22,39,40,43- - - - - -61年]。这种毒液的复杂性使拟寄生物避免敏感性的变化不同的主机一个组件和适应范围广泛的主机(60]。
蜂毒液的生理效应取决于宿主物种和阶段攻击(21,35,37,62年]。例如,idiobiont拟寄生物拥有毒液麻痹或杀死宿主(63年,64年),而koinobiont毒液导致逮捕或缓慢的增长和发展22,34,37,65年,66年]。此外,定性和定量的变化毒液内容出现生理状态的变化与年龄相关的黄蜂和食物来源用于成年女性67年]。
3所示。改变和微分血细胞总数
endoparasitic黄蜂不传输刚才,毒液可以麻痹(22,25),阉割主机(68年],有抗菌作用[69年),或影响宿主的免疫系统(10,23,70年- - - - - -72年]。抑制宿主免疫反应的关键endoparasitic物种确保卵和幼虫不识别和消除细胞的免疫防御。对黄蜂的保护后代通常是通过禁用宿主通过姬氏[71年]。
一些作者已经报道了寄生在总量和微分的影响在不同的昆虫宿主血细胞计数。最近,研究已经进行了检查寄生和毒液的影响p . turionellae在两个发展阶段和微分血细胞总数的主机,广场mellonella(鳞翅目:Pyralidae) (71年]。血细胞总数显示相当大的循环通过姬氏的数量下降g . mellonella蛹和幼虫暴露p . turionellae或任何剂量的黄蜂毒低于LD99年计算出g . mellonella蛹和幼虫25)注射实验(71年]。同时,重要的微分血球计数的变化G。mellonella发生在梭梭体内和毒液治疗(71年]。显著减少粒细胞的百分比和增加的百分比plasmatocytes观察在不同时间间隔的蛹和幼虫阶段G。mellonella(71年]。在体外实验中与孤立g . mellonella通过姬氏透露,除了LC99年剂量的毒液(0.001 VRE /μL)诱导一些液泡形成plasmatocytes和颗粒细胞在15分钟的治疗(71年]。然而,液泡的形成更广泛的程度比plasmatocytes在之后的时间点颗粒细胞,和颗粒细胞似乎更容易受到毒液细胞死亡(图就证明了这一点1)[71年]。
(一)
(b)
细胞数量的下降,在venom-treated和寄生宿主似乎是由于血细胞死亡。p . turionellae显示一个广泛的宿主范围(73年),可以成功地排卵多个生命阶段相同的主机。同样的,孤立的毒液毒性已被证明是一个广泛的昆虫,包括多个发展阶段和细胞类型(25]。然而,p . turionellae女性选择在幼虫蛹产卵时给定一个选择和蛹的通过姬氏更容易寄生和毒液注入(71年]。
在几个鳞翅类主机,导致成功的梭梭寄生蜂通过姬氏的总数的减少流通中的(74年,75年]。研究表明,血淋巴中通过姬氏剩余的数量是一个重要的因素的宿主免疫防御反应特别是封装反应在拟寄生的鸡蛋。血细胞数量的减少和增加血球损害也发生在实验envenomated昆虫(70年,76年,77年]。相比之下,Zhang et al。78年)报道,寄生p . puparum导致血细胞总数明显增加两个主机定义一段时间。这一趋势也观察到以前Eslin和普雷沃斯特29日]报告从6增加幼虫的血细胞计数黑腹果蝇Fabr。(双翅目:果蝇科)子群物种寄生后答:tabida。
我们的知识关于免疫抑制的主要部分拟寄生物对宿主的影响来自刚才还是一种。在某些主机拟寄生物系统,毒液组件的行动有必要加强刚才的影响(79年- - - - - -81年]。然而,有限的研究表明,毒液从idiobiont endoparasitoids缺乏共生病毒就可能影响总微分血细胞计数和血细胞形态学作为干扰宿主免疫防御(表的一部分1)。
在某些主机拟寄生物系统,减少通过姬氏流通是由细胞死亡(27,63年,82年- - - - - -85年]。细胞凋亡和/或肿瘤病似乎必要手段操纵主机,以确保成功开发的拟寄生物幼虫(27,63年,82年- - - - - -85年]。最近,研究已经进行了检查的能力p . turionellae毒液诱导细胞死亡循环通过姬氏的自然宿主g . mellonella在幼虫和蛹的阶段(82年]。细胞凋亡的发生在venom-treated、寄生和未经处理的寄主幼虫和蛹检测使用吖啶橙/溴化乙锭双染色法(图2)[82年]。该方法检测细胞凋亡是基于质膜完整性的丧失,细胞死亡(86年]。细胞被认为是可行的(绿色细胞核与细胞质的橙色一个完整的膜),早期凋亡(细胞膜仍然连续但染色质凝结和不规则绿核是可见的),晚期凋亡(溴化乙锭渗透通过改变细胞膜和细胞核染色橙色,而碎片或染色质凝结仍然观察到),和坏死(橙色核与完整的结构)86年,87年]。还venom-induced凋亡检测使用一个膜联蛋白V-FITC和碘化propidium凋亡检测设备(82年]。设备依赖于细胞发生凋亡早期把膜磷脂酰丝氨酸(PS)细胞表面(82年]。
(一)
(b)
(c)
(d)
吖啶橙/溴化乙锭双染色表明,寄生和实验表面变质g . mellonella通过p . turionellae导致显著不同的影响凋亡的比例通过姬氏在血淋巴传播取决于主机发展阶段(82年]。早期和晚期凋亡的比例通过姬氏增加超过100%未经处理的相比,零和PBS-injected控制主机、蛹和幼虫在较高剂量的毒液和寄生蛹。Venom-induced细胞凋亡也观察到在体外使用通过姬氏的最后一龄幼虫g . mellonella双染色annexin-V-sensitive探测器(共轭FITC)和propidium碘(数字3和4)[82年]。的通过姬氏染色膜联蛋白V-FITC显示绿色荧光“晕”venom-treated等离子体膜的细胞接触毒液后15分钟内。1 h毒液治疗后,大部分通过姬氏显示绑定的调查,表明早期细胞凋亡。这些通过姬氏也显示质膜完整性的丧失,在同一时间点就是明证积累propidium碘在核82年]。
最常见的功能共享黄蜂分泌物和病毒产品的作用是选择组织的诱导细胞死亡的昆虫宿主(85年]。细胞凋亡和/或肿瘤病似乎必要手段操纵主机,以确保成功开发的拟寄生物幼虫(63年,76年,89年]。寄生蜂的共生病毒引发的细胞凋亡,已经在先前的研究报告。在Pseudoplusia includens沃克(鳞翅目:科)寄生Microplitis demolitor威尔金森(膜翅目:茧蜂科),感染刚才以引发宿主粒细胞凋亡细胞表面起泡,DNA碎片和染色质凝结,而plasmatocytes失去能力坚持外交表面(90年]。在Diachasmimorpha longicaudataAshmead(膜翅目:茧蜂科)/Anastrepha suspensa勒夫(双翅目:Tephritidae)系统、entomopoxvirus的拟寄生物引起血球细胞凋亡(91年]。在Heliothis virescens腔上囊(鳞翅目:科)幼虫寄生Toxoneuron nigriceps(膜翅目:茧蜂科),通过姬氏总数减少,通过姬氏显示不同的结构破坏,这表明细胞凋亡的发生,这些血细胞改变选择性地诱导在粒细胞(92年]。在Pseudaletia separata沃克(鳞翅目:科)寄生Cotesia kariyai(膜翅目:茧蜂科),通过姬氏增加在数量和刚才在循环通过姬氏诱导细胞凋亡和造血器官83年]。铃木,田中证明注入Meteorus pulchricornisWesmael(膜翅目:茧蜂科)病毒像粒子p . separata在通过姬氏诱导细胞凋亡,尤其是粒细胞(93年]。作者暗示,诱导细胞凋亡可能是直接或间接引发的病毒在宿主细胞中表达的基因产物93年]。似乎是一种猜测,信封包含渗透一些配体与宿主细胞表面的受体特异性配体和受体之间相关易感宿主组织的一种功能[93年]。相对,是知之甚少的机制参与血球细胞凋亡诱导引发的内共生病毒或一种。细胞质气泡的形成通常与凋亡细胞的质膜和涉及破坏细胞骨架膜的相互作用,推测取决于Ca的激活2 +端依赖蛋白酶(85年,94年,95年]。蛋白酶激活取决于海拔的胞内钙和参与磷脂酶(85年,96年]。涌入的Ca2 +通过质膜上的l型钙通道和钙动员几个动物病毒从细胞内的商店是主要的影响(85年,97年]。
尽管寄生蜂毒液在宿主的致死作用,抑制宿主免疫的分子机制引起的毒液和诱导死亡部分未知。在大多数情况下,毒液增强了刚才的影响或花萼液体而不是作为单独的免疫抑制剂(16,19- - - - - -21]。然而,在拟寄生物物种缺乏刚才独自或其他共生病毒毒液扰乱宿主免疫防御。在p . puparum /地区rapae林奈(鳞翅目:粉蝶科)系统的毒液就显示,防止传播和通过姬氏的封装;然而,染色显示丝状肌动蛋白细胞骨架的主机通过姬氏没有明显受到毒液治疗(23]。梭梭和高剂量的毒液p . turionellae血球细胞凋亡诱导宿主的幼虫和蛹的阶段g . mellonella(82年]。还观测显示,当表面变质实验是在媒体缺乏钙的来源,π在细胞核中积累但通过姬氏膜联蛋白V不绑定。这些发现表明,毒液p . turionellae在通过姬氏凋亡途径依赖细胞外钙流入(82年]。然而信息缺乏毒液如何运作在细胞水平或毒液蛋白和目标通过姬氏之间发生的相互作用。同样,毒液从p . hypochondriaca缺乏刚才和车牌区域杀死l . oleracea通过姬氏的细胞凋亡方式(细胞和细胞龛之间的剂量反应关系84年]。另一项研究表明,毒液p . hypochondriaca触发凋亡通路导致细胞死亡在某些细胞类型和活性化酵素毒液引发细胞凋亡在昆虫细胞培养98年]。从ectoparasitic蜂毒液n vitripennis导致主机通过姬氏死于一个肿胀的机制主要由于诱导细胞肿胀(26]。然而,进一步的研究表明,凋亡和/或细胞程序性死亡是nonapoptotic血细胞死亡诱发的主要机制n vitripennis毒液(27]。calreticulin的识别p . hypochondriaca和n vitripennis使其成为候选人毒液触发凋亡通路(27,99年,One hundred.]。Calreticulin Ca是一个+ 2绑定蛋白调节钙含量在线粒体和内质网(ER),因此,一旦在细胞内环境中,这种蛋白质可以刺激细胞内钙的venom-induced动员,进而会引发无数细胞包括细胞骨架纤维的运动变化,肿胀,死于肿瘤病和细胞凋亡98年,101年]。同时,漆酶在毒液n vitripennis化酵素活动,唤起的质膜完整性破坏敏感细胞,起泡,四舍五入,和肿胀,并表明,calreticulin一起,他们可以参与venom-mediated动员的胞内钙,最终导致细胞死亡(61年,102年]。触发凋亡细胞毒性影响的拟寄生物毒液与协同共生病毒不工作也可以归因于组件金属蛋白酶被确定在黄蜂毒[53,82年,One hundred.]。之前细胞凋亡引起的蛇毒金属蛋白酶已经表现为人类内皮细胞(103年,104年]。
另一个可能的机制,负责的血细胞数量的变化与寄生在几个host-parasitoid系统可以通过parasitoid-derived分泌物抑制细胞周期。众所周知,循环通过姬氏的维护是由循环通过姬氏本身的有丝分裂和造血器官(105年,106年]。在g . mellonella,家蚕林奈(鳞翅目:蚕蛾科)Euxoa declarata沃克(鳞翅目:科)有丝分裂循环通过姬氏的观察证实,循环通过姬氏的1 - 8%的人口是在有丝分裂阶段(105年,107年- - - - - -109年]。Er et al。82年最近表明,梭梭和表面变质了p . turionellae毒液与有丝分裂通过姬氏相当大的下降导致的循环g . mellonella。虽然很少有研究endoparasitoid毒液的影响或寄生在有丝分裂的主机通过姬氏,据透露,有丝分裂后的循环通过姬氏停止注射c . kariyai刚才+毒液进p . separata(83年]。作者证明了刚才+毒液的消失引起4 c和8 c倍性,和刚才产生的等离子体液因素抑制细胞周期(83年]。需要进一步调查有关的机制参与细胞周期阻滞,只有少数研究venom-induced主机的有丝分裂指数的变化。
4所示。封装
主要的免疫反应对内部寄生虫和其他外国实体进入昆虫的血腔封装(72年,90年,110年,111年]。的顺序如何从事封装不同的血细胞类型,包括识别、调理素作用,招聘的细胞,并形成多层鞘,也被描述(2,72年,112年,113年]。封装从主机粒细胞附着在表面的外交目标。附加的粒细胞溶解或布满,释放他们的颗粒异物的内容。这是假定为吸引和允许plasmatocytes附加。终止胶囊的形成发生在族群粒细胞奉行的单层的外围胶囊(5,14,72年,114年- - - - - -116年]。胶囊的过程最终伴随着变黑因为黑化作用和最终封装的生物几乎总是死(2,5]。几个因素,包括窒息,当地生产的细胞毒性醌类或通过proPO半醌活化级联黑化作用过程中,自由基、抗菌肽已被建议作为杀死代理(1,2,110年,117年,118年]。
封装响应的重要昆虫与host-parasitoid相关联的关系。Endoparasitoid种类昆虫产卵到主机必须避免主机通过姬氏的封装响应。根据链和Pech [115年),最直接的方法防止封装是摧毁,从循环耗尽,或者改变的行为通过姬氏调解封装。许多拟寄生物通过引入流体在产卵的时候包含antihemocytic和/或免疫抑制因子(119年]。其中一些因素可能来自刚才或一种从产生的毒液而另一些成年女性拟寄生物。刚才的角色,一种和其他卵巢液体在抑制宿主封装能力在许多parasitoid-host系统已经被很好地记录下来了13,75年,79年,93年,120年,121年]。然而,有限的研究表明,毒液从endoparasitoid物种缺乏共生病毒可能仅抑制封装主机通过姬氏的反应。
我们最近描述了寄生和毒液p . turionellae缺乏共生病毒封装和黑化作用的影响g . mellonella幼虫和蛹(72年]。在实验中,DEAE-Sephadex 25个珠子被用作封装的目标。把珠子从昆虫得分为负(不,或只有几个通过姬氏附加到珠子),弱(2 - 10层通过姬氏的珠子),和强大的(超过10层通过姬氏珠子左右)(图5)[72年,119年]。交联葡聚糖的分析25个珠子注射的不同发展阶段g . mellonella表明强烈封装反应可以发生在蛹的阶段,但封装材料压实而幼虫(72年]。我们的调查显示,珠子的数量强烈封装和melanized降低了50%以上,24小时后注射毒液在幼虫蛹(0.05 VRE), 0.5 (VRE) [72年]。类似的结果也获得珠子从寄生蛹中恢复过来时,表明休眠期p . turionellae抑制hemocyte-mediated封装在g . mellonella(72年]。我们的结果是类似的报道在主机拟寄生物系统缺乏共生病毒毒液防止封装(表2)。封装的疗效反应是受到许多参数,包括可用通过姬氏的数量和扩散的能力(115年,120年,121年]。因此通过姬氏的传播能力的变化引起的毒液也表所示2。由一个ectoparasitoid寄生n vitripennis是显示影响主机通过姬氏plasmatocytes和传播(粒细胞失去了能力26]。同样从endoparasitoid毒液p . hypochondriaca影响plasmatocytes[的传播10]。在P . puparum / P。rapae和P . puparum / P。苏托斯系统通过姬氏的传播极大地抑制了毒液的抑制plasmatocyte伪足的形成(23,78年]。
(一)
(b)
(c)
自p . turionellae摘要和其他endoparasitoid物种特别强调没有任何一种或刚才,黄蜂的预期,组件封装的毒液可以帮忙避免拟寄生物。然而,有限数量的endoparasitoid毒液蛋白已报告影响昆虫的血球的行为(122年]。例如,一个单一的毒液蛋白Vn.11平均值为24.1 kDa的大小被隔绝p . puparum毒液(24]。蛋白质被确认为免疫抑制因子,并提出影响主机通过姬氏的传播和封装能力(24]。p . puparum毒液也影响基因表达在主机通过姬氏和脂肪体(123年]。毒液治疗导致减少大量的基因的表达作用尤其是免疫(123年]。生化分离Vpr1和Vpr3毒液蛋白p . hypochondriaca被证明抑制封装鳞翅类的幼虫体内反应,抑制昆虫的传播和聚合通过姬氏维持体外(119年,122年]。这些作品还首次表示,这种蛋白质的基因(即。Vpr1 Vpr3)已确定p . hypochondriaca和一个函数可以应用于蛋白质从Vpr1 Vpr3基因(119年,122年]。在c . rubecula包含刚才的毒液,58 kDa calreticulin-like蛋白被发现抑制宿主通过姬氏的传播行为,从而防止封装的发展中拟寄生的宿主124年]。尽管相当大的关注,以确定毒液的作用在抑制宿主封装响应,行动的模式或分子目标站点的拟寄生物host-endoparasitoid毒液组件系统还不为人们所熟知,需要进一步调查。
5。结论的话
在某些主机拟寄生物系统,毒液注入产卵之前可以引起各种各样的宿主反应包括抑制宿主免疫反应。正如本文所讨论的,毒液会导致减少通过姬氏在流通,和这一现象被认为是通过细胞凋亡引起的细胞死亡。同时,我们提供了一个概述当前的知识的影响毒液hemocytic封装响应在不同发展阶段的宿主昆虫。摘要因为endoparasitoid物种特别强调没有任何一种或刚才,黄蜂的预期,组件封装的毒液可以有助于避免拟寄生物。一系列的潜在候选人的毒液有明显的潜在角色venom-mediated在几个蜂毒液免疫抑制已确定。然而在这一节中给出的信息缺乏许多机械的细节毒液组件如何抑制hemocyte-mediated免疫反应在细胞水平上。毒液蛋白质的表征和比较基因组方法应该在开始提供洞察其可能的作用机制在分子水平上的相互作用。这代表了一种的新的研究领域与主机相关的拟寄生物毒液监管因素,需要进一步调查。