Koffein hjälper till att begränsa virusinfektioner hos honungsbin
I denna studie undersöktes koffeinets påverkan på honungsbinas immunförsvar.
Genuttryck mättes för att undersöka samspelet mellan koffein och deformerat vingvirus (DWV). Koffeinets effekt på binas immunförsvar är till stor del okänd. Hos människor kan höga koncentrationer lindra inflammationsskador genom att hämma fosfodiesteras (PDE), vilket ökar mängden intracellulärt cAMP och aktiverar PKA-signalvägen. Detta skulle kunna förklara förändringarna i genuttryck i studien, eftersom PKA-signalvägen också medverkar till immunreglering.
Analysen av immungener visade signifikant ökat uttryck efter koffeinbehandling hos DWV-infekterade bin: parseph och myd88 i Toll-signalvägen; PGRPLC, tak1, kenny och tab i Imd-signalvägen; samt lysozym-1 (Lys-1), det profenoloxidasaktiverande enzymet (PPOact) och amPPO. Både Toll- och Imd-signalvägen har tidigare kopplats till insekters försvar mot virus. Våra resultat visade också att koffein före DWV-infektion kunde hämma infektionen. Koffein kan alltså stärka immunförsvaret genom att öka uttrycket av gener i immunrelaterade signalvägar som Toll och Imd och bidra till skydd mot virusinfektioner.
Efter DWV-infektion ökade uttrycket av immunrelaterade gener. Tidigare studier har visserligen visat att DWV kan hämma värdens immunförsvar, men dessa gällde långvarig, latent infektion med koppling till Varroa destructor och DWV. I vårt försök gavs viruset till friska bin, vilket innebar en annan situation. Den akuta infektionen utlöste en topp i binas immunsvar mot virusangreppet. Koffeinets effekt på genuttryck hos 16 dagar gamla bin hade tidigare inte undersökts.
Koffein är ett naturligt ämne i nektarn hos vissa växter, och bin kan därför lätt få i sig det från omgivningen. Sammantaget kan koffein förbättra motståndskraften mot virusinfektioner. Hos 16 dagar gamla bin var effekten likartad, men mindre omfattande och positiv än i andra åldersgrupper. Koffein hämmar DWV-replikation genom att förbättra kolhydratomsättningen.
För att närmare undersöka hur koffein stimulerar immunsvarets gener analyserades DWV-replikation hos infekterade bin med eller utan koffein i kosten. Antalet kopior av DWV-genomet var signifikant lägre hos koffeinutfodrade bin, vilket tyder på att ökat uttryck av immungener hämmade virusreplikationen. Ett optimalt immunsvar kräver mycket energi. Vi antog därför att koffein stimulerar generna genom positiva effekter på kolhydratomsättningen. Hypotesen prövades genom att med realtids-PCR analysera gener som deltar i glykolysen och trikarboxylsyracykeln (TCA-cykeln) hos bin med eller utan koffein i kosten. Skillnaderna var inte statistiskt signifikanta, men genuttrycket visade en uppåtgående trend.
Koffein hämmade även infektion med andra vanliga bivirus. Infekterade bin fick koffein i kosten för att bedöma effekten på virusaktiviteten i värden. Kvantifiering av viralt genuttryck med realtids-PCR visade en signifikant minskning för sex virala mål, med undantag för svart drottningcellsvirus (BQCV) och Varroa destructor-virus (VDV).
Yun-Heng Lu et al.
Bearbetat från Identification of Immune Regulatory Genes in Apis mellifera through Caffeine Treatment — Insects 2020, 11, 516; doi: 10.3390/insects11080516
Kommentarer