Esplorazione del potenziale ruolo delle defensine nella competenza vettoriale differenziale dei pidocchi del corpo e della testa per Bartonella quintana

Parassiti e vettori volume 16, numero articolo: 183 (2023) Citare questo articolo

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I pidocchi del corpo e quelli della testa degli esseri umani sono conspecifici, ma solo il pidocchio del corpo funziona come vettore per trasmettere agenti patogeni batterici come la Bartonella quintana. Entrambe le sottospecie di pidocchi hanno solo due peptidi antimicrobici, la defensina 1 e la defensina 2. Di conseguenza, qualsiasi differenza nelle proprietà molecolari e funzionali di queste due sottospecie di pidocchi può essere responsabile della competenza vettoriale differenziale tra di loro.

Per chiarire le basi molecolari della competenza vettoriale, abbiamo confrontato le differenze nelle proprietà strutturali e nei siti di legame del fattore di trascrizione/microRNA delle due defensine nei pidocchi del corpo e della testa. Sono stati studiati anche gli spettri di attività antimicrobica utilizzando le defensine ricombinanti dei pidocchi espresse tramite baculovirus.

Le sequenze aminoacidiche complete della defensina 1 erano identiche in entrambe le sottospecie, mentre i due residui aminoacidici della defensina 2 erano diversi tra le due sottospecie. Le defensine ricombinanti dei pidocchi hanno mostrato attività antimicrobica solo contro il rappresentativo Staphylococcus aureus Gram-positivo, ma non contro l'Escherichia coli Gram-negativo o il lievito Candida albicans. Tuttavia, hanno mostrato un'attività considerevole contro B. quintana, con la defensina 2 del pidocchio del corpo significativamente meno potente della defensina 2 del pidocchio del capo. L'analisi della sequenza regolatoria ha rivelato che le unità genetiche sia della defensina 1 che della defensina 2 nei pidocchi possiedono un numero ridotto di trascrizione siti di legame dei fattori ma un numero maggiore di siti di legame dei microRNA, suggerendo attività di trascrizione relativamente inferiori delle difese dei pidocchi corporei.

Le attività antibatteriche significativamente inferiori della defensina 2 insieme alla ridotta probabilità di espressione della defensina nei pidocchi probabilmente contribuiscono alla risposta immunitaria rilassata alla proliferazione e vitalità di B. quintana, con conseguente maggiore competenza vettoriale dei pidocchi rispetto ai pidocchi.

Il pidocchio del corpo umano Pediculus humanus humanus e il pidocchio del capo P. h. capitis sono ectoparassiti ematofagi che trascorrono l'intero ciclo vitale sugli ospiti umani e si nutrono di sangue umano. L’infestazione da pidocchi umani provoca problemi economici e sociali, mentre l’infestazione da pidocchi del corpo umano minaccia la salute pubblica trasmettendo malattie batteriche [1]. Si ritiene che il pidocchio del corpo si sia evoluto da un pidocchio conspecifico 40.000-70.000 anni fa, quando gli esseri umani iniziarono a indossare indumenti [2], e possiede una competenza vettoriale superiore rispetto al pidocchio del capo. Di questi due tipi di pidocchi, solo il pidocchio del corpo è noto per trasmettere agenti patogeni batterici Gram-negativi, tra cui Bartonella quintana, Rickettsia prowazekii e Borrelia recurrentis, che causano rispettivamente la febbre da trincea, il tifo epidemico e la febbre ricorrente. Tuttavia, non è noto che il pidocchio del capo trasmetta malattie batteriche agli esseri umani, probabilmente a causa delle risposte immunitarie più elevate rispetto a quelle del pidocchio del corpo [3,4,5].

Un’analisi dell’intero genoma di geni rappresentativi legati al sistema immunitario sia nei pidocchi del corpo che in quelli della testa ha rivelato un set condiviso di 93 geni, indicando un sistema immunitario significativamente ridotto nei pidocchi umani rispetto ad altri insetti [3]. Il numero di geni associati al sistema immunitario umorale è sostanzialmente ridotto nei pidocchi umani, con alcuni geni immunitari assenti nel genoma del pidocchio umano [3, 6]. Si suggerisce che questo sistema immunitario semplificato nei pidocchi umani sia dovuto al loro ciclo vitale parassitario durante il quale si nutrono esclusivamente di sangue umano e il sangue è considerato una dieta relativamente sterile. È interessante notare che solo due peptidi antimicrobici (AMP), vale a dire la defensina 1 e la defensina 2, sono stati identificati nel genoma sia del corpo che dei pidocchi umani [3]. L'analisi comparativa del trascrittoma ha rivelato che sia i pidocchi del corpo che quelli della testa hanno praticamente lo stesso background genetico [7], suggerendo che le differenze apparenti nella competenza vettoriale tra questi due tipi di pidocchi potrebbero essere dovute ai diversi profili trascrizionali dei geni immuno-correlati, come le defensine. I livelli di trascrizione basale sia della defensina 1 che della defensina 2 sono risultati significativamente più alti nel tessuto del tratto alimentare dei pidocchi rispetto a quello dei pidocchi del corpo [4]. Inoltre, l'espressione della defensina 1 potrebbe essere indotta nei tessuti del tratto alimentare del pidocchio del capo ma non nel pidocchio del corpo a seguito di un'infezione orale con B. quintana [5]. Nel loro insieme, questi risultati suggeriscono che le risposte immunitarie potenziate mediate dall'espressione costitutiva e inducibile delle defensine 1 e 2 contribuiscono alla ridotta competenza vettoriale nel pidocchio del capo.