実験室条件下でのダニにおけるスピロプラズマの垂直および水平感染の調査

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13265 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

多くの節足動物は細菌共生生物を保有しており、それらは垂直および/または水平伝播によって維持されています。 スピロプラズマは、ダニや他の節足動物の最もよく知られた共生生物の 1 つです。 一部のダニ種ではスピロプラズマ感染症が蔓延しているにもかかわらず、どのようにしてダニ個体群に感染が広がったのかはまだ不明です。 この研究では、スピロプラズマ・イクソデティスを高頻度で保有することが報告されているマダニを実験条件下で垂直感染の可能性について調べた。 次に、ダニ由来のスピロプラズマの 2 つの分離株、S. ixodetis とスピロプラズマ mirum を、スピロプラズマを含まないヘマフィサリス ロンギコルニスのコロニーに実験的に接種し、それらの卵と幼虫におけるスピロプラズマの存在をテストしました。 我々の実験データにより、S. ixodetis は元の宿主である I. ovatus 内で垂直方式で卵および幼虫に伝染することが確認されました。 2 番目の実験では、スピロプラズマを接種したグループとコントロールの H. ロンギコルニス グループの間で、満腹重量、卵の重量、孵化率に有意差はありませんでした。 これは、スピロプラズマ感染がダニの繁殖に影響を与えないことを示唆しています。 スピロプラズマ DNA は、S. ixodetis を接種したグループの一部の個体に由来する卵および幼虫でのみ検出されました。 これは、異なるダニ種間の水平感染の可能性を実証しました。 これらの発見は、自然界におけるスピロプラズマの伝播動態と宿主節足動物種への適応メカニズムを理解するのに役立つ可能性がある。

マダニは吸血性の脊椎動物の外部寄生生物であり、世界中に約 700 種が分布しています1。 それらは多くの病原体の媒介者として機能し、世界的な公衆衛生と獣医学に重大な問題を引き起こしています2,3。 マダニは数日から数週間にわたって宿主に付着し、吸血します。 ライフサイクル中に寄生する宿主の数に応じて、1 宿主、2 宿主、および 3 宿主ダニに分けられます。 1 宿主のダニは生活環中に 1 つの宿主に付着しますが、2 宿主および 3 宿主のダニは餌を食べた後宿主から脱落し、段階 4、5、6、7、8 の間の環境で脱皮します。

「共生」という用語は、異なる種が密接に連携して共存する状態を表すものとして 1879 年に初めて定義されました9。 共生関係は生物学的プロセスと生態系において重要です10。 自然界では、細菌と節足動物の共生関係はよく知られており、広く研究されています10。 共生生物は、宿主内での生存を可能にするために、異なる伝達戦略を使用します11。 ボルバキアやアルセノフォヌスなどの一部の共生生物は、宿主節足動物に垂直感染します12。 一方、他の種は、例えば、環境または感染した同種または他の種から感染することによって、水平感染経路を使用します13,14。 場合によっては、複数の感染経路の組み合わせにより、自然界では複雑な感染力学が生み出されます15,16。 内部共生生物の主な伝播形式は垂直伝播であり、これは主に母親から子へ起こります17。 一部の昆虫共生生物は、たとえば親の産卵後の分泌物を介して、特殊な伝達戦略を示します18。

スピロプラズマ属のメンバーは、細胞壁を持たないらせん状の細菌です。 節足動物の 5 ～ 10% が共生生物としてスピロプラズマを保有していると推定されています 19,20。 スピロプラズマの多くの種は、垂直感染によって宿主内で感染を維持します21。 ショウジョウバエでは、スピロプラズマが卵黄取り込み機構を使用して生殖細胞系列に移動し、垂直感染します22。 最近、これらの垂直感染スピロプラズマの一部が、線虫、寄生蜂、真菌に対する宿主への防御効果を与えることが判明しました 21。 スピロプラズマの垂直伝播はいくつかの種で確認されていますが 21、系統発生研究では、同じ宿主種からのものを含むスピロプラズマのクラスタリングが不十分であることが報告されています。 これは、無関係な宿主間の水平感染が頻繁に発生することを示唆しています 21,23,24。