Kofeiini auttaa rajoittamaan mehiläisten virusinfektioita
Tässä tutkimuksessa arvioitiin kofeiinin vaikutusta mehiläisten immuunijärjestelmään.
Geenien ilmentymistasoja mitattiin kofeiinin ja epämuotoisten siipien viruksen (DWV) vuorovaikutuksen selvittämiseksi. Kofeiinin vaikutus mehiläisten immuunipuolustukseen tunnetaan huonosti. Ihmisillä suuri kofeiinipitoisuus voi lieventää tulehduksen aiheuttamia vaurioita estämällä fosfodiesteraasin (PDE) toimintaa. Tällöin solunsisäinen cAMP lisääntyy ja PKA-signalointireitti aktivoituu. Tämä voisi selittää tutkimuksessa havaitut geenien ilmentymisen muutokset, sillä PKA-reitti osallistuu myös immuunijärjestelmän säätelyyn.
Immuunigeenien analyysi osoitti niiden ilmentymisen lisääntyneen merkitsevästi kofeiinikäsittelyn jälkeen DWV-tartunnan saaneilla mehiläisillä: parseph ja myd88 Toll-reitillä, PGRPLC, tak1, kenny ja tab Imd-reitillä sekä lysotsyymi-1 (Lys-1), profenolioksidaasia aktivoiva entsyymi (PPOact) ja amPPO. Sekä Toll- että Imd-reitin on aiemmin osoitettu osallistuvan hyönteisten viruspuolustukseen. Tuloksemme osoittivat myös, että ennen tartuntaa annettu kofeiini saattoi estää DWV-infektiota. Se voi siis vahvistaa immuunipuolustusta lisäämällä immuunivasteeseen liittyvien reittien, kuten Tollin ja Imd:n, geenien ilmentymistä ja auttaa suojaamaan mehiläisiä virusinfektioilta.
DWV-tartunnan jälkeen immuunigeenien ilmentyminen lisääntyi. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että DWV voi heikentää isännän immuunipuolustusta, mutta ne koskivat Varroa destructoriin ja DWV:hen liittyvää pitkäaikaista, piilevää infektiota. Tässä kokeessa virus annettiin terveille mehiläisille, joten tilanne oli erilainen. Akuutti infektio aiheutti immuunivasteen huipun viruksen tunkeutumista vastaan. Kofeiinin vaikutusta 16 päivän ikäisten mehiläisten geenien ilmentymiseen ei ollut aiemmin tutkittu.
Kofeiini on luonnollinen yhdiste joidenkin kasvien medessä, joten mehiläiset voivat saada sitä helposti ympäristöstään. Kaiken kaikkiaan kofeiini voi parantaa vastustuskykyä virusinfektioita vastaan. Kuudentoista päivän ikäisillä mehiläisillä vaikutus oli samankaltainen, mutta suppeampi ja vähemmän myönteinen kuin muissa ikäryhmissä. Kofeiini estää DWV:n monistumista parantamalla hiilihydraattiaineenvaihduntaa.
Kofeiinin immuunivastegeenejä aktivoivan vaikutuksen selvittämiseksi DWV:n monistumista analysoitiin tartunnan saaneissa mehiläisissä, joiden ravinnossa oli tai ei ollut kofeiinia. DWV-genomin kopiomäärä oli merkitsevästi pienempi kofeiinia saaneilla mehiläisillä, mikä viittaa siihen, että immuunigeenien lisääntynyt ilmentyminen esti viruksen monistumista. Tehokas immuunivaste vaatii runsaasti energiaa, joten oletimme kofeiinin aktivoivan näitä geenejä hiilihydraattiaineenvaihduntaan kohdistuvien myönteisten vaikutusten kautta. Hypoteesia testattiin analysoimalla glykolyysiin ja trikarboksyylihappokiertoon (TCA-kierto) liittyvien geenien ilmentymistä reaaliaikaisella PCR:llä mehiläisissä, joiden ruokavaliossa oli tai ei ollut kofeiinia. Erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä, mutta geenien ilmentymisessä näkyi nouseva suuntaus.
Kofeiini esti myös muiden yleisten mehiläisvirusten aiheuttamia infektioita. Tartunnan saaneille mehiläisille annettiin kofeiinia ravinnossa, jotta sen vaikutusta virusten aktiivisuuteen isännässä voitiin arvioida. Virusgeenien ilmentymisen määritys reaaliaikaisella PCR:llä osoitti merkitsevän vähenemisen kuudessa viruskohteessa, poikkeuksina mustan emokennon virus (BQCV) ja Varroa destructor -virus (VDV).
Yun-Heng Lu et al.
Mukailtu artikkelista Identification of Immune Regulatory Genes in Apis mellifera through Caffeine Treatment — Insects 2020, 11, 516; doi: 10.3390/insects11080516
Kommentit