L’immunizzazione contro le proteine degli artropodi compromette la trasmissione del patogeno della rickettsia dalle zecche all’ospite vertebrato

npj Vaccini volume 8, numero articolo: 79 (2023) Citare questo articolo

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L’anaplasmosi umana causata da Anaplasma phagocytophilum è una delle malattie trasmesse dalle zecche più comuni negli Stati Uniti. Le zecche dalle zampe nere, Ixodes scapularis, trasportano e trasmettono questo batterio all'uomo. In questo studio, forniamo la prova che il targeting del polipeptide 4056 (IsOATP4056) che trasporta l'anione organico legato alla membrana di I. scapularis con un vaccino anti-vettore influisce sulla trasmissione di A. phagocytophilum dalle zecche all'ospite vertebrato. Anaplasma phagocytophilum induce l'espressione di IsOATP4056 nelle zecche e nelle cellule di zecca. Una maggiore localizzazione sulla membrana di IsOATP4056 era evidente nelle cellule di zecca infette da A. phagocytophilum. Il trattamento con una dose elevata (10 µg/ml) ma non una dose bassa (5 µg/ml) di anticorpo EL-6 che prende di mira il più grande loop extracellulare di IsOATP4056 ha mostrato effetti citotossici nelle cellule di zecca ma non nella linea cellulare di cheratinociti umani (HaCaT). L'immunizzazione passiva, la trasmissione mediata dalle zecche e gli studi in vitro eseguiti con topi ordinati da due fornitori commerciali e con cellule di zecca hanno dimostrato che l'anticorpo EL-6 non solo ostacola la trasmissione dell'A. phagocytophilum dalle zecche all'ospite murino, ma aiuta anche a ridurre la trasmissione dell'A. cariche batteriche all'interno delle zecche congestionate e nelle cellule delle zecche mediante l'attivazione della via Toll degli artropodi. Inoltre, è stata notata una ridotta efficienza della muta nelle zecche alimentate con topi immunizzati con anticorpi EL-6. Nel complesso, questi risultati forniscono un buon candidato per lo sviluppo di un vaccino antizecche per colpire la trasmissione di A. phagocytophilum e forse di altri agenti patogeni trasmessi dalle zecche di importanza medica.

Le malattie trasmesse dalle zecche come la borreliosi di Lyme, l'anaplasmosi umana, l'ehrlichiosi, la febbre maculosa delle Montagne Rocciose, la tularemia, l'encefalite di Powassan, l'encefalite trasmessa dalle zecche, la malattia della foresta di Kyasanur e altre rappresentano importanti minacce per la salute umana in tutto il mondo1,2,3,4,5 . Gli agenti patogeni che causano queste malattie vengono trasmessi principalmente dalle zecche attraverso un pasto di sangue1,2,4,6,7. Fattori abiotici e biotici come il cambiamento climatico e la disponibilità di serbatoi ospiti e zecche potrebbero contribuire all’espansione/distribuzione geografica delle zecche e delle malattie trasmesse dalle zecche8,9,10. I metodi tradizionali, come l’uso di acaricidi, per contenere le infestazioni da zecche sono in molti casi meno efficaci11. Pertanto, lo sviluppo di vaccini sembra essere un approccio più efficace e rispettoso dell’ambiente per prevenire queste malattie.

L’approvazione del vaccino contro l’encefalite trasmessa dalle zecche (TICOVAC) fornisce la prova che i vaccini sono le strategie ideali per colpire/prevenire le malattie trasmesse dalle zecche12. Tuttavia, non esistono vaccini autorizzati per trattare/prevenire diverse altre malattie batteriche trasmesse dalle zecche6,13,14. Una singola specie di zecca potrebbe trasportare e trasmettere diversi agenti patogeni umani15,16,17. Pertanto, sono altamente auspicabili strategie innovative che colpiscano direttamente l’infestazione da zecche e la trasmissione di agenti patogeni6,13,18. Diversi studi hanno evidenziato che la vaccinazione contro gli antigeni protettivi delle zecche preverrebbe l’alimentazione delle zecche e/o la trasmissione di agenti patogeni6,13,18,19,20,21,22,23,24. Pertanto, gli studi che caratterizzano i nuovi antigeni protettivi conservati sono importanti per lo sviluppo di un vaccino antizecche universale mirato a colpire più specie di zecche. Un candidato vaccino anti-vettore dà speranza di colpire più di un agente patogeno trasmesso dallo stesso vettore.

L'anaplasmosi umana causata dal batterio intracellulare obbligato, Anaplasma phagocytophilum, è una delle malattie trasmesse da vettori più comuni negli Stati Uniti25,26. Le manifestazioni cliniche comprendono febbre, malessere, cefalea, artralgia, trombocitopenia e leucopenia25. Questo agente viene trasmesso principalmente da una zecca dalle zampe nere, Ixodes scapularis. Queste zecche hanno quattro fasi nel loro sviluppo che comprendono uova, larve, ninfe e stadi adulti10. L'infezione da A. phagocytophilum porta a una serie di eventi che sovvertono la segnalazione dell'ospite e aiutano il batterio a persistere sia nei mammiferi che negli artropodi vettori26,27,28,29,30,31,32,33,34. Uno studio precedente del nostro laboratorio ha dimostrato che il polipeptide trasportatore di anioni organici (OATP) 4056 (IsOATP4056) di I. scapularis era sovraregolato durante l'infezione da A. phagocytophilum35. Inoltre, l'aggiunta esogena del metabolita della via del triptofano, l'acido xanturenico (XA), alle zecche e alle cellule di zecca ha comportato un aumento sia dell'espressione di isoatp4056 che della carica batterica35. L'isoatp4056 è l'unico OATP tra i nove OATP presenti nelle zecche che risulta sovraregolato nelle ghiandole salivari durante l'infezione da A. phagocytophilum35. L'abbattimento dell'isoatp4056 mediato da RNAi e l'inibizione degli OATP con un inibitore hanno influenzato la replicazione batterica nelle zecche e nelle cellule di zecca35. Abbiamo anche notato che il virus Langat trasmesso dalle zecche (LGTV) modula gli OATP nelle zecche e l'inibizione di queste proteine influenza il carico virale nelle cellule delle zecche36. Più recentemente, abbiamo riportato che l’XA può aiutare l’agente patogeno a eludere le specie reattive dell’ossigeno37. Nello studio di follow-up, abbiamo riportato che A. phagocytophilum downregola il microRNA133 (miR-133) che prende di mira l'mRNA38 isoatp4056. La sovraespressione di miR-133 nelle zecche ha influenzato la trasmissione di A. phagocytophilum dalle zecche all'ospite vertebrato, suggerendo l'importanza di IsOATP4056 in questa trasmissione batterica38. Abbiamo anche notato che l'espressione di isoatp4056 era sovraregolata durante la trasmissione di A. phagocytophilum dalle zecche all'ospite vertebrato. Nel complesso, questi studi forniscono prove evidenti del fatto che prendere di mira IsOATP4056 potrebbe essere una strategia ideale per bloccare la trasmissione di A. phagocytophilum dalle zecche all'ospite vertebrato.

250 kDa band (in all conditions) and ~250 kDa and ~100 kDa bands (in deglycosylation condition followed by probing with EL-2 antibody) was evident in lysates prepared from A. phagocytophilum-infected tick cells when compared to the levels noted in lysates prepared from uninfected controls (Fig. 1f and g). In addition, immunofluorescence analysis performed with EL-6 antibody showed increased IsOATP4056 staining in A. phagocytophilum-infected tick cells compared to the staining noted in uninfected control (Fig. 2). Furthermore, increased levels of IsOATP4056 were noted to be localized on the plasma membrane of A. phagocytophilum-infected tick cells when compared to the levels noted on the plasma membranes of uninfected control (Fig. 2). Collectively, these results show that A. phagocytophilum upregulates IsOATP4056 in ticks and tick cells and enhances the localization of this protein on the plasma membrane of tick cells./p>250 kDa). ** indicates dimeric form of IsOATP4056 (~250 kDa) and * indicates monomeric form of IsOATp4056 (~100 kDa). M indicate marker, UI indicate uninfected, and I indicate A. phagocytophilum-infected ticks or tick cells./p> 0.05) difference in the expression of tested immune genes was evident between EL-2 antibody-treated or control-antibody-treated A. phagocytophilum-infected tick cells (Supplementary Fig. 2b-h). To further confirm if Toll pathway is critical for EL6 antibody-mediated bacterial clearance, we silenced myd88 expression in A. phagocytophilum-infected tick cells (Fig. 3i). RNAi-mediated knockdown of myd88 in A. phagocytophilum-infected tick cells resulted in significantly (P < 0.05) increased bacterial burden (Fig. 3j). However, treatment of myd88-dsRNA-containing A. phagocytophilum-infected tick cells with EL-6 antibody resulted in significantly (P < 0.05) increased myd88 expression (Fig. 3k) and reduced bacterial burden (Fig. 3l) compared to the levels noted in control-antibody-treated cells. Taken together, these results indicate that EL-6 antibody-treatment efficiently clears A. phagocytophilum infection in tick cells through activation of the arthropod innate immune pathway./p>250 kDa in all A. phaghocytophilum-infected tick and tick cell samples. The presence of increased intense band (detected with EL2 antibody) in infected tick cell sample > 250 kDa even after deglycosylation indicates that IsOATP4056 could be present in an oligomerized form or in other posttranslational-modified form. The detection of band ~ 250 kDa indicates dimerization of IsOATp4056 and the band at ~ 100 kDa indicates monomeric form. EL-2 and EL-6 are different extracellular loops of IsOATP4056 protein. Deglycosylation did not impact binding of EL-6 antibody to the oligomerized form or other posttranslational-modified form of IsOATP4056 (band >250 kDa). We believe that the binding affinity for EL-2 and EL-6 antibodies on IsOATP4056 could be different. Where, EL-6 antibody could readily recognize the epitope in the oligomeric form of IsOATP4056 and EL-2 antibody could recognize oligomeric/other post-translational-modified form more but also could recognize deglycosylated/dimeric/monomeric form of IsOATP4056. The observation of multiple forms of tick IsOATP4056 is consistent with the observation of mammalian OATPs that forms dimers/homo or hetero-oligomers47,48. In addition, observation of multiple bands in immunoblotting analyses with EL-2 antibody suggests that IsOATP4056 might also be proteolytically cleaved./p>

L’immunizzazione contro le proteine ​​degli artropodi compromette la trasmissione del patogeno della rickettsia dalle zecche all’ospite vertebrato

L’immunizzazione contro le proteine degli artropodi compromette la trasmissione del patogeno della rickettsia dalle zecche all’ospite vertebrato