Vanderbilts biologer har upptäckt de genetiska vägarna som länkar samman myggornas immunförsvar och cirkulationssystem under kampen mot infektioner. En myggbekämpande infektion av malaria eller bakterier lockar immunceller till sitt hjärta som filtrerar mikrober som flödar i blodet, kallade hemolymfa. Upptäckten av två vägar som kopplar samman immunitet och hemolymfcirkulation är ett stort bidrag till förståelsen av hur myggor, som själva är sjukdomsvektorer, reagerar på infektion.

Julián F. Hillyer, professor i biologiska vetenskaper, och hans forskargrupp undersöker myggornas fysiologi och specifikt hur mygghjärtat pumpar hemolymfa, hur dess immunceller bekämpar infektioner och hur dessa processer interagerar.

I vissa fall slår myggor infektion genom immunologiskt aktiva celler i hjärtat. Eftersom myggornas cirkulationssystem endast innehåller ett sammandragande kärl och inga artärer eller vener, flyter deras hemolymfa fritt i hela kroppen. "Insekter utvecklar ett kraftfullt immunsvar mot infektion, med immunceller som samlas på hjärtat för att förstöra passerande mikrober. Ändå förblev de genetiska mekanismerna som styr dessa immunceller till hjärtat okända", säger Yan Yan, Ph.D., en ledare forskare på projektet.

Hillyers team studerade uttrycket av varje gen i mygghjärtat och identifierade de genetiska vägar som blir signifikant aktiverade på hjärtat när en infektion inträffar. Genom att störa dessa vägar med en teknik som kallas RNA-interferens, upptäckte forskarna hur de genetiska vägarna är involverade.

Immunbristvägen, som producerar och utsöndrar immunproteiner, rekryterar också fritt flytande immunceller för att bosätta sig på hjärtat. Teamet fann också att en väg som spelar en roll i livslängd, reproduktion och försvar tar immunceller till hjärtat. Immunceller som kommer till hjärtat äter och smälter mikrober, vilket ökar en myggas sannolikhet att övervinna infektion.

Hillyer, Yan och deras team antar att de genetiska vägarna som identifierats i denna studie driver immunsvar på andra insekters hjärtan – inklusive sjukdomsvektorer, jordbruksskadedjur och grödor pollinatörer – eftersom immunförsvaret och cirkulationssystemen är funktionellt integrerade genom livets insektsträd. och är evolutionärt bevarade i insektslinjen.

"Denna forskning kan lägga grunden för nya strategier som skyddar nyttiga insekter eller skadar skadliga," tillade Hillyer.

För att fortsätta denna kunskapsutveckling undersöker Hillyers team hur störningar i vägen påverkar hjärtsammandragningar av insekter och letar efter hjärtspecifika faktorer som fungerar som "målsignaler" för ankomsten av immunceller till hjärtat.

Artikeln, "The immune deficiency and c-Jun N-terminal kinase pathways driver the functional integration of the immune and circulatory systems of mosquitoes" publicerades i tidskriften Open Biology den 7 september. + Utforska vidare

Immun- och cirkulationssystem är integrerade i insekter