Комары веками были проклятием для здоровья человека, а различные виды несли патогены, вызывающие малярию, филарию, денге и другие изнурительные или даже потенциально смертельные заболевания.
Вирусные инфекции, передаваемые комарами, были в центре внимания многих исследований во всем мире. Арбовирусы, такие как вирусы денге, желтой лихорадки, Зика и чикунгуньи, имеют особое значение с точки зрения их охвата, клинической тяжести и смертности или тератогенности. Все они передаются комарами вида Aedes, в изобилии встречающимися в тропических и субтропических регионах.
В настоящее время изменение климата и распространение городских центров расширили ареал обитания этих видов, а также увеличили численность популяции, подверженной риску заражения этими комарами. Механизм передачи — через укус. Зараженный хозяин сначала передает вирус комару, когда последний прокалывает кожу, чтобы получить кровяную муку. Затем вирус размножается в средней кишке насекомого, распространяется за пределы этих клеток и достигает слюнных желез.
После этого комар кусает другого потенциального хозяина, чтобы передать вирус через его слюну. Слюна этих кровососущих существ содержит много биоактивных ингредиентов, в том числе некоторые, которые предотвращают образование тромбов, и другие, которые способствуют росту новых кровеносных сосудов. Кроме того, некоторые из них обладают иммуномодулирующими функциями.
Со временем воздействие слюны комаров при повторных укусах этих насекомых приводит к иммуномодуляции противовирусного ответа, возникающего в коже и близлежащих тканях. Результатом является нарушение воспалительных путей, увеличение рекрутирования других иммунных клеток в место укуса и усиление аутофагии. Нейтрофилы также инфильтрируют воспаленный участок.
Потенциальные последствия включают повышенный уровень вирусных частиц в крови или задержку их появления после укусов комаров в качестве пути инокуляции по сравнению с другими путями, такими как иглы или невекторная инокуляция. Опять же, уровни вирусной нуклеиновой кислоты были выше в мышиных моделях, когда были инокулированы как слюна комара, так и вирус леса Семлики.
У таких животных наблюдался более высокий уровень вирусного генетического материала в коже, что указывало на большую репликацию вируса, более раннее распространение в мозг и повышенную смертность по сравнению с животными, которые были привиты только вирусом. Текущий препринт, доступный на сервере bioRxiv, был направлен на изучение влияния укусов комаров на иммунный ответ человека в области, где эти векторы распространены в изобилии, в отличие от регионов, где укусы комаров являются случайными или редкими.
В исследовании приняли участие 30 здоровых людей в районе Камбоджи, где распространен A. aegypti. Исследователи сравнили иммунные реакции до и после укусов, используя биопсию кожи, в попытке определить важные гены и типы клеток, которые участвуют в этих явлениях в различные моменты времени после укуса.
Выводы
Результаты показали, что кожа претерпела значительные клинические изменения после укусов комаров, в основном покраснение и отек в этом месте. Средний размер пыльцы составлял ~5 мм через 15 минут, а к 48 часам уменьшался вдвое. В этот момент иммунные клетки были рекрутированы в кожу. В то же время несколько генов показали повышающую и понижающую регуляцию, причем паттерн варьировался в зависимости от продолжительности времени с момента укуса, но не сильно отличался между индивидуумами. Изменения достигли пика через 48 часов, когда более 470 генов показали повышенную экспрессию и ~ 30 были подавлены. В целом, более 700 генов были повышены.
Изменения, связанные с этими генными изменениями, были в основном связаны с воспалительными изменениями, такими как дегрануляция нейтрофилов и передача сигналов гамма-интерферона, а также передача сигналов интерлейкина (IL)-4 и IL-13 на ранней стадии. Начиная с четырех часов после укуса, они продолжались до 48 часов. Главные гены, которые должны были быть активированы на ранней стадии, включали KRT6C, CXCL8, TNIP3, IL-20 и IL-1B. Они связаны с ороговением, рекрутированием нейтрофилов, ингибированием активации NF-каппа-B, пролиферацией и дифференцировкой кератиноцитов и воспалением соответственно. Все они были увеличены в 50-80 раз. В этот момент М2-макрофаги и дендритные клетки (ДК) увеличивались, в то время как естественные киллерные клетки (NK) уменьшались, сигнализируя о врожденном иммунном ответе.
Через 48 часов самыми высокорегулируемыми генами были KRT6C, DEFB4A, GZMB, TCL1A и CCL18, представляющие ороговение, антимикробный пептид, гранзим В, пролиферацию Т- и В-клеток и ответы Th2-клеток соответственно. В этот момент Т-клетки в коже претерпели изменения, причем наблюдалось больше активированных или истощенных CD8 + Т-клеток. Кроме того, CD4+ Т-клетки были поляризованы в сторону профиля Th2 / Th17. Слюна этого комара, по-видимому, ослабляет воспалительную цитокиновую реакцию в коже.
Последствия
Результаты этого исследования охватывают грубое воздействие различных факторов, действующих на укус комара, включая воздействие человеческой слюны, а также инокуляцию микробиоты комаров и кожи человека в место прокола. Местная реакция, включающая хрипы и вспышки, наблюдалась через 15 минут после укуса. Однако большинство изменений было замечено после этого момента. Наблюдаемая вазодилатация, накопление жидкости и инфильтрат нейтрофилов могут быть результатом высвобождения гистамина из тучных клеток кожи, активированных укусом комара. Со временем внеклеточный матрикс разрушился, и иммунные клетки хлынули внутрь, что наблюдалось через 4 часа.
Наряду с генами, регулирующими эти процессы, через 48 часов активизировались и другие гены, ассоциированные с воспалением. Воспаление может быть вызвано антикоагулянтными белками в слюне комара, которые также могут нарушить функцию сосудов и способствовать заражению арбовирусом. Увеличенное движение лейкоцитов также может привести к появлению более восприимчивых клеток в месте вирусной инокуляции. Это также может способствовать репликации вируса, тем более что эти клетки позволяют арбовирусам проникать и устанавливать инфекцию, даже если они служат первой линией обороны. Сильное влияние на приток нейтрофилов в месте укуса наблюдается на ранней стадии и прослеживается в слюнных белках NeSt1 и AgBr1, которые индуцируют увеличение количества многих хемокинов, привлекающих нейтрофилы и индуцирующих ангиогенез.
С переходом от врожденного иммунитета к адаптивному возник Т-клеточный ответ, наблюдаемый через 4 часа после укуса. Усиление регуляции Th2-пути указывает на аллергическую воспалительную реакцию на укус. Однако это также регулировалось CD4 + Т-клетками, что позволяло избежать чрезмерного воспаления и повреждения кожи, особенно при повторном воздействии укусов.
Особым открытием здесь была повышенная регуляция DC-антигена-2 CLEC4C через 48 часов, вероятно, приводящая к ингибированию пути NF-B и, таким образом, блокирующая TRAIL-опосредованную цитотоксическую активность. Это может отличить людей, которые неоднократно кусаются, от тех, кто редко подвергается воздействию.
По мнению авторов: “Иммунная толерантность кожи к постоянному воздействию комаров также может объяснить снижающее влияние SGE на выработку цитокинов”.
Высокий уровень экспрессии DEFB4A также указывает на роль этого антимикробного пептида в воспалении после укуса комара, опосредуя рекрутирование Т-клеток памяти, нейтрофилов, тучных клеток и незрелых ДК. Эти недавно идентифицированные гены, типы клеток и процессы кожного иммунитета человека могут быть использованы при разработке новых терапевтических средств и кандидатов на векторную вакцину. Такие новые стратегии, не зависящие от патогена, показали многообещающие результаты в последние годы — от вакцинации на основе векторной слюны до местного применения противовирусных препаратов после укуса.
О том, людей с какой группой крови больше всего «любят» комары, читайте далее.