Wolbachia

Wolbachia
Wolbachia.png
Transmissionselketronmikroskopisk bild av Wolbachia inuti en insektscell.
Källa:Public Library of Science / Scott O'Neill
Systematik
DomänBakterier
Bacteria
StamProteobacteria
KlassAlphaproteobacteria
OrdningRickettsiales
FamiljRickettsiaceae
SläkteWolbachia
Wolbachia
Vetenskapligt namn
§ Mycobacterium
AuktorHertig & Wolbach 1924
Arter

De flesta arter av Wolbachia kan inte odlas utanför deras eukaryota värd (organism) och har inte tilldelats formella latinska namn.
Wolbachia melophagi Philip 1956
Wolbachia persica Suitor and Weiss 1961

Wolbachia pipientis Hertig 1936

Wolbachia är ett bakteriesläkte som infekterar leddjur och framförallt insekter liksom vissa nematoder. Det är en av världens vanligaste parasitiska mikrob och är sannolikt den vanligaste reproduktiva parasiten i biosfären. Interaktionen med värden är komplex och har i vissa fall utvecklats till mutulistisk snarare än parasitisk. Vissa arter kan inte reproducera sig och inte ens överleva utan att vara infekterade med Wolbachia. En studie kom fram till att mer än 16 % av neotropiska insekter bär på bakterier från detta släkte [1] och att så många som 25-70 % av alla insektsarter är potentiella värdar. [2]

Historik

Bakteriesläktet identifierades först år 1924 av Marshall Hertig och S. Burt Wolbach hos myggarten Culex pipiens, en av de vanligaste stickmyggorna. Hertig beskrev den upptäckta arten formellt som Wolbachia pipientis år 1936.[3] Forskning på Wolbachia intensifierades efter 1971 när Janice Yen och A. Ralph Barr på UCLA upptäckte att Culex myggors ägg dödades genom cytoplasmatisk inkompatibilitet när spermien från Wolbachia-infekterade hanar fertiliserade infektionsfria ägg.[4][5] Släktet Wolbachia är därför av betydande intresse idag på grund av dess stora spridning och som en potentiell agent för biologisk kontroll av insekter.

Applikationer för mänsklig hälsa

Wolbachia finns förutom i insekter i spindlar, kvalster och många rundmaskar i släktet Filarioidea (exempelvis Onchocerca volvulus som sprider parasiten som orsakar flodblindhet och arter som orsakar lymfsjukdomen elefantiasis). Hos dessa verkar Wolbachia spela en viktig roll då patogeniciteten hos värddjuret är orsakad av immunsvaret mot Wolbachia. Elimination av Wolbachia från Filariodea resulterar valigen i antingen död eller sterilitet hos rundmasken.[6] Följaktligen så har man i modern behandlingsstrategi använt antibiotikasorten doxycyklin för att avdöda Wolbachia istället för att använda betydligt giftigare maskmedel. [7]

Naturligt förekommande arter av Wolbachia har visat sig vara en väg för vektorkontroll-strategier på grund av deras förekomst i leddjurspopulationer så som hos myggpopulationer. [8][9] På grund av den unika egenskapen hos Wolbachia som orsakar cytoplamatisk inkompatibilitet är denna mikroorganism användbar för att snabbt smitta en myggpopulation. Wolbachia-infekterade honor kan producera avkomma med både smittade och obesmittade hanar medan hanarna endast kan föröka sig med smittade honor. Detta ger de smittade honorna en frekvensberoende reproduktiv fördel, ju större andel Wolbachia som förekommer i populationen, desto större blir fördelen. Modeller och även försök visar att om man introducerar Wolbachia-arter hos arter som inte tidigare haft Wolbachi så sprider sid bakterien snabbt och minskar smittsamheten av patogener som Dengue-virus och den totala sjukdomsbördan minskar. [10] Ett exempel är att man kan använda Wolbachia för att kontrollera denguefeber och malaria genom att eliminera de gamla insekterna som innehåller fler parasiter (virus som orsakar dengue/protozoer som orsakar malaria). Att öka överlevnaden för yngre insekter minskar det evolutionära selektionstrycket för resistens. [11][12] Arter av Wolbachia som kan minska smittsamheten för denguefeber inkluderar wAllbB och wMelPop för att smitta Aedes aegypti och wMel för att smitta Aedes albopictus.[13] and Aedes aegypti.[14] En bonuseffekt är att även smittsamheten för CHIKV (Chikungunya virus) och Gula febern vilket är lovande för sjukdomsbekämpningen av dessa tropiska sjukdomar.[15]

Det har föreslagits att Wolbachia inducerar reaktiva syreradikaler (ROS) som i sin tur aktiverar Toll-like receptors på en särskilt väg. Denna väg är viktig för aktiveringen av antimikrobiella peptider, defensiner och cecropiner som hjälper till att minska proliferationen av denguevirus. [16] Wolbachia infektion kan även öka myggornas resistens mot malaria vilket visats i myggarten Anopheles stephensi där wAlbB stammen av Wolbachia hindrade livscykeln hos Plasmodium falciparum.[17]

Källor

  1. ^ Werren, J.H.; Guo, L; Windsor, D. W. (1995). ”Distribution of Wolbachia among neotropical arthropods”. Proceedings of the Royal Society B 262 (1364): sid. 197–204. doi:10.1098/rspb.1995.0196. Bibcode: 1995RSPSB.262..197W. 
  2. ^ Kozek, Wieslaw J.; Rao, Ramakrishna U. (2007). ”The Discovery of Wolbachia in Arthropods and Nematodes – A Historical Perspective”. Issues in Infectious Diseases. Issues in Infectious Diseases 5 (Wolbachia: A Bug’s Life in another Bug): sid. 1–14. doi:10.1159/000104228. ISBN 3-8055-8180-7. 
  3. ^ Hertig, Marshall; Wolbach, S. Burt (1924). ”Studies on Rickettsia-Like Micro-Organisms in Insects”. Journal of Medical Research 44 (3): sid. 329–74. PMID 19972605. 
  4. ^ Yen JH; Barr AR (1971). ”New hypothesis of the cause of cytoplasmic incompatibility in Culex pipiens”. Nature 232 (5313): sid. 657–8. doi:10.1038/232657a0. PMID 4937405. Bibcode: 1971Natur.232..657Y. 
  5. ^ Bourtzis, Kostas; Miller, Thomas A., reds. ”14: Insect pest control using Wolbachia and/or radiation”. Insect Symbiosis. sid. 230. ISBN 9780849341946 
  6. ^ Hoerauf A, Mand S, Fischer K, et al. (2003). ”Doxycycline as a novel strategy against bancroftian filariasis-depletion of Wolbachia endosymbionts from Wuchereria bancrofti and stop of microfilaria production”. Med. Microbiol. Immunol. 192 (4): sid. 211–6. doi:10.1007/s00430-002-0174-6. PMID 12684759. 
  7. ^ Taylor, MJ; Makunde, WH; McGarry, HF; Turner, JD; Mand, S; Hoerauf, A (2005). ”Macrofilaricidal activity after doxycycline treatment of Wuchereria bancrofti: a double-blind, randomised placebo-controlled trial”. Lancet 365 (9477): sid. 2116–21. doi:10.1016/S0140-6736(05)66591-9. PMID 15964448. 
  8. ^ Xi, Z; Dean JL; Khoo C; Dobson SL. (2005). ”Generation of a novel Wolbachia infection in Aedes albopictus (Asian tiger mosquito) via embryonic microinjection”. Insect Biochem Mol Biol 35 (8): sid. 903–10. doi:10.1016/j.ibmb.2005.03.015. PMID 15944085. 
  9. ^ Moreira, LA; Iturbe-ormaetxe I; Jeffery JA; et al. (2009). ”A Wolbachia symbiont in Aedes aegypti limits infection with dengue, Chikungunya, and Plasmodium”. Cell 139 (7): sid. 1268–78. doi:10.1016/j.cell.2009.11.042. PMID 20064373. 
  10. ^ Hancock, PA; Sinkins SP; Godfray HC. (2011). ”Strategies for introducing Wolbachia to reduce transmission of mosquito-borne diseases”. PLoS Negl Trop Dis. 5 (4): sid. e1024. doi:10.1371/journal.pntd.0001024. PMID 21541357. 
  11. ^ Mcmeniman, CJ; Lane RV; Cass BN; et al. (2009). ”Stable introduction of a life-shortening Wolbachia infection into the mosquito Aedes aegypti”. Science 323 (5910): sid. 141–4. doi:10.1126/science.1165326. PMID 19119237. 
  12. ^ ”'Bug' could combat dengue fever”. BBC NEWS (British Broadcasting Corporation). 2 januari 2009. http://news.bbc.co.uk/1/hi/health/7804326.stm. 
  13. ^ Blagrove, MS; Arias-goeta C; Failloux AB; Sinkins SP. (2012). ”Wolbachia strain wMel induces cytoplasmic incompatibility and blocks dengue transmission in Aedes albopictus”. Proc Natl Acad Sci U S A 109 (1): sid. 255–60. doi:10.1073/pnas.1112021108. PMID 22123944. 
  14. ^ Hoffmann, AA; Iturbe-Ormaetxe I; Callahan AG; Phillips BL. (2014). ”Stability of the wMel Wolbachia Infection following invasion into Aedes aegypti populations”. PLoS Negl Trop Dis. doi:10.1371/journal.pntd.0003115/. 
  15. ^ van den Hurk, AF; Hall-Mendelin S; Pyke AT; Frentiu FD. (2012). ”Impact of Wolbachia on infection with chikungunya and yellow fever viruses in the mosquito vector Aedes aegypti”. PLoS Negl Trop Dis. doi:10.1371/journal.pntd.0001892/. 
  16. ^ Pan, X; Zhou G; Wu J; et al. (2012). ”Wolbachia induces reactive oxygen species (ROS)-dependent activation of the Toll pathway to control dengue virus in the mosquito Aedes aegypti”. Proc Natl Acad Sci U S A 109 (1): sid. E23–31. doi:10.1073/pnas.1116932108. PMID 22123956. 
  17. ^ Bian, G; Joshi D; Dong Y; et al. (2013). ”Wolbachia invades Anopheles stephensi populations and induces refractoriness to Plasmodium infection”. Science 340 (6133): sid. 748–51. doi:10.1126/science.1236192. PMID 23661760. 

Media som används på denna webbplats

Wolbachia.png
Författare/Upphovsman: Scott O'Neill, Licens: CC BY 2.5
Transmission electron micrograph of Wolbachia within an insect cell.