Diagramma che mostra i componenti dei sistemi circolatori delle zanzare e il reclutamento di cellule immunitarie al cuore indotto dall'infezione dalle vie IMD e JNK. Credito:Vanderbilt University
I biologi Vanderbilt hanno scoperto le vie genetiche che collegano il sistema immunitario e circolatorio delle zanzare durante la lotta contro le infezioni. Un'infezione della malaria o dei batteri che combatte le zanzare attira le cellule immunitarie nel suo cuore che filtrano i microbi che fluiscono nel suo sangue, chiamati emolinfa. La scoperta di due percorsi che collegano l'immunità e la circolazione dell'emolinfa è un importante contributo alla comprensione di come le zanzare, che sono esse stesse vettori di malattie, rispondono all'infezione.
Julián F. Hillyer, professore di scienze biologiche, e il suo team di ricerca studiano la fisiologia delle zanzare e, in particolare, come il cuore della zanzara pompa l'emolinfa, come le sue cellule immunitarie combattono le infezioni e come interagiscono questi processi.
In alcuni casi, le zanzare battono l'infezione attraverso cellule immunologicamente attive nel cuore. Poiché il sistema circolatorio delle zanzare contiene solo un vaso contraente e non arterie o vene, la loro emolinfa scorre liberamente in tutto il corpo. "Gli insetti dispiegano una potente risposta immunitaria contro le infezioni, con le cellule immunitarie che si aggregano sul cuore per distruggere i microbi di passaggio. Tuttavia, i meccanismi genetici che guidano queste cellule immunitarie al cuore sono rimasti sconosciuti", ha affermato Yan Yan, Ph.D., leader ricercatore sul progetto.
Il team di Hillyer ha studiato l'espressione di ogni gene nel cuore della zanzara e ha identificato i percorsi genetici che si attivano in modo significativo sul cuore quando si verifica un'infezione. Interrompendo questi percorsi utilizzando una tecnica chiamata interferenza dell'RNA, i ricercatori hanno scoperto come sono coinvolti i percorsi genetici.
Cuore di zanzara, rimosso dall'addome di una zanzara. Il muscolo cardiaco è mostrato in verde e le cellule immunitarie sono mostrate in rosso. Credito:Vanderbilt University
La via dell'immunodeficienza, che produce e secerne le proteine immunitarie, recluta anche cellule immunitarie fluttuanti per stabilirsi nel cuore. Il team ha anche scoperto che un percorso che svolge un ruolo nella longevità, nella riproduzione e nella difesa porta le cellule immunitarie al cuore. Le cellule immunitarie che arrivano al cuore mangiano e digeriscono i microbi, aumentando la probabilità di una zanzara di superare l'infezione.
Hillyer, Yan e il loro team ipotizzano che i percorsi genetici identificati in questo studio guidino le risposte immunitarie sul cuore di altri insetti, inclusi vettori di malattie, parassiti agricoli e impollinatori delle colture, perché il sistema immunitario e quello circolatorio sono funzionalmente integrati nell'albero della vita degli insetti e sono evolutivamente conservati nella stirpe degli insetti.
"Questa ricerca potrebbe gettare le basi per nuove strategie che proteggono gli insetti benefici o danneggiano quelli dannosi", ha aggiunto Hillyer.
Per continuare questo progresso nelle conoscenze, il team di Hillyer sta studiando come l'interruzione del percorso influenzi le contrazioni cardiache degli insetti e sta cercando fattori specifici del cuore che agiscano da "segnali di riferimento" per l'arrivo delle cellule immunitarie nel cuore.
L'articolo, "L'immunodeficienza e le vie della chinasi N-terminale c-Jun guidano l'integrazione funzionale dei sistemi immunitari e circolatori delle zanzare" è stato pubblicato sulla rivista Open Biology il 7 settembre. + Esplora ulteriormente
