昆虫血细胞功能、形态及细胞免疫反应研究前沿

细胞免疫反应是昆虫先天免疫系统的重要组成部分,与体液免疫反应共同作用以防御外源物。不同类群的昆虫其血细胞种类不同,空间形态及免疫应答功能也各具特征,但在细胞免疫中大都发挥着吞噬、结节与包囊作用。本文根据国内外的研究,对昆虫血细胞的类型、功能、形态、吞噬过程、细胞表面吞噬受体、以蚜虫为代表的不完全变态昆虫免疫学和影响蚜虫免疫系统的共生体等研究动态进行了综述,以期为害虫防治提供思路和防治策略。     

20-羟基蜕皮酮调控昆虫先天免疫的分子机制研究进展

昆虫先天免疫(innate immunity)包括细胞免疫(cellular immunity)和体液免疫(humoral immunity)。近年来研究表明,作为昆虫生长发育调节的关键激素之一,20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)参与调节了昆虫的先天免疫。本文在介绍昆虫免疫机制的基础上,重点阐述20E调控昆虫先天免疫及微生物影响20E滴度的分子调控机制。20E可以激活细胞免疫和体液免疫来对抗外源入侵微生物,而外源微生物的刺激也会通过3-脱氢蜕皮激素-3β-还原酶(3-dehydroecdysteroid-3β-reductase, 3DE-3β-reductase)促进20E滴度升高。20E对昆虫免疫系统有显著影响,其滴度升高可以激活细胞免疫,包括吞噬(phagocytosis)、包被(encapsulation)和结节(nodulation);而对体液免疫的影响则比较复杂,除可以加速黑化作用(menalization)外,对抗菌肽的表达究竟是促进还是抑制尚不明确。研究人员鉴定发现了一些20E调控体液免疫的关键基因,这些基因的作用途径总结起来可以分为3类:(1)依赖于Toll和IMD等先天免疫通路;(2)依赖于胰岛素(insulin)信号途径;(3)依赖于20E信号通路因子BR-C等的直接调控。但这些通路因子究竟是如何互作以及其分子调控机制等都尚不清楚,值得进一步深入探讨。     

泛素-蛋白酶体系统在昆虫先天免疫中的调控作用

完善的先天免疫系统使得昆虫成为分布最广、适应性最强、物种多样性最丰富的动物类群。在长期的进化过程中,昆虫建立了一套安全有效的先天免疫系统,一方面在面对外界微生物攻击的时候及时有效的发生免疫应答反应;另一方面通过免疫抑制来调控适度免疫应答,避免对自身发动攻击和控制环境共生菌刺激引起的免疫应答信号通路的持续激活。泛素-蛋白酶体系统在昆虫先天免疫中具有重要的调控作用,在Toll和IMD信号通路中,通过对免疫应答通路中信号分子的泛素化修饰加工,促进或抑制抗菌肽的表达,从而使免疫反应达到一个平衡。本文通过对泛素-蛋白酶体系统在Toll和IMD信号通路中的免疫应答和免疫抑制方面的研究进行综述,阐明了该系统在昆虫先天免疫中的调控作用,将有助于开展农业害虫与其天敌之间相互关系的深入研究,揭示其免疫调控机理,为开发生物农药,进行生物防控提供理论依据。     

模式识别受体在白念珠菌感染中的作用

白念珠菌感染机体后,机体首先通过固有免疫系统来发挥抗真菌作用,模式识别受体是固有免疫细胞用于识别PAMPs的分子,其中Toll样受体和C型凝集素家族是识别白念珠菌的主要PRR。这两类受体被激活后,会通过信号通路启动机体固有免疫和适应性免疫系统,诱导相关细胞因子的产生,募集巨噬细胞、中性粒细胞等吞噬细胞来杀灭白念珠菌,同时,还可传递相关信号诱导Th1、Th2、Th17和Treg等适应性免疫细胞的活化,通过体液免疫和细胞免疫来发挥抗真菌作用,对模式识别受体与白念珠菌相互作用机制的研究对临床真菌病的免疫调节和治疗具有重要意义。     

害虫Bt抗性机制研究新方向：昆虫体液免疫系统

作为最成功的生物农药,苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis (Bt)杀虫剂已在农业生产中应用了约80年。Bt由于其特异性强、安全高效的特点而得到广泛、成功的应用,极大减少了化学农药的用量,为环境保护作出了巨大贡献。然而,由于长期使用,一些靶标害虫逐渐对Bt产生抗性。本文对昆虫体液免疫及昆虫Bt抗性机制的研究成果进行了总结,已有研究认为害虫对Bt产生抗性的主要原因是毒素激活受阻及(或)毒素受体突变或减少。然而近年越来越多的研究表明,昆虫的Bt抗性还与其免疫系统,特别是与Toll, IMD和proPO-AS等体液免疫通路有关。由此,本文对昆虫体液免疫系统参与昆虫Bt抗性形成的主要通路进行了归纳和推论。IMD免疫通路可能通过MAPK信号通路参与调节昆虫Bt抗性,或可能通过多种免疫反应对抗因中肠组织被Bt破坏而引起的败血症,并通过JNK信号通路促使中肠组织愈合,进而提高其对Bt的抗性。从体液免疫系统切入研究,可能成为深入探索昆虫Bt抗性机制的新方向。     

革兰阴性菌结合蛋白(Toll/GNBPs)和肽聚糖识别蛋白(PGRPs)在无脊椎动物先天免疫应答中的作用

由于无脊椎动物没有专一的特异性免疫系统,所以先天免疫系统是其抵御外来病原入侵的唯一方式,无脊椎动物的先天免疫系统包括细胞和体液防卫机制,这2种机制可被模式识别受体(PRR s)分子所触发,PRR s可与微生物表面特异的物质识别并结合,通过结合,这些PRR s通过包囊和噬菌作用直接杀死微生物,或者通过丝氨酸蛋白酶级联反应和细胞内免疫信号途径间接引发不同的防御反应以抵御病原微生物。革兰阴性菌结合蛋白(GNBPs)和肽聚糖识别蛋白(PGRPs)作为无脊椎动物先天免疫系统中的一类重要模式识别受体,在识别微生物病原并引发一系列级联反应做出免疫应答过程中起重要作用。本文主要对GNBPs和PGRPs在无脊椎动物中的研究进展及其在先天免疫应答过程中的作用机制进行综述。     

昆虫天然免疫反应研究前沿

昆虫天然免疫反应分为体液免疫和细胞免疫两种,二者共同作用抵御细菌、真菌、病毒等外源病原物的侵染。体液免疫反应主要包括黑色素形成和抗菌肽产生两种机制,细胞免疫反应包括吞噬、集结和包囊等作用类型。在昆虫天然免疫反应中,昆虫模式识别蛋白负责识别并结合外源物表面特有的模式分子,丝氨酸蛋白酶、丝氨酸蛋白酶抑制剂、各种配体、受体等负责级联信号途径的激活和调控,抗菌肽、黑色素等效应分子则负责对入侵物的杀灭和清除。本文根据国外和作者自己的研究,综述了昆虫天然免疫反应的研究进展,并针对该领域最新的研究动态展望了昆虫肠道免疫、昆虫免疫致敏以及不完全变态昆虫免疫学等这些研究前沿。     

昆虫天然免疫相关基因研究进展

在长期进化过程中,昆虫形成了强大的天然免疫防御系统,即体液免疫和细胞免疫。体液免疫主要包括Toll、IMD和JAK/STAT 3条信号通路,通过信号转导及免疫途径调控免疫相关基因的表达,诱导产生抗菌肽和其他效应分子。细胞免疫由血细胞介导,主要完成对病原物的包裹、吞噬和集结等。近年来,昆虫基因组学快速发展,通过生物信息学等方法从昆虫基因组数据中已鉴定到大量免疫相关基因,对这些基因的研究加深了人们对昆虫天然免疫分子机制的认识和理解。根据基因功能,免疫相关基因分为识别、信号转导、调制器、效应分子、黑化反应、RNA干扰和其他基因等7类,这些基因通过互作来调控体液免疫和细胞免疫。本文对昆虫免疫相关基因的分类、功能及家族进化等方面的研究成果进行总结,并对今后昆虫免疫的研究重点进行了展望,以期为昆虫免疫分子机制的研究及开发新的害虫防治策略提供依据。     

果蝇先天免疫分子机制研究进展

以果蝇为模式生物,在胚胎发育、基因表达调控、疾病发病机制以及昆虫先天免疫等方面的研究发挥了重要的作用。果蝇的先天免疫系统包括细胞免疫和体液免疫,当其遭受细菌、真菌和病毒等病原体攻击时,果蝇能通过细胞吞噬、集结、包囊作用以及产生抗菌肽等方式来清除入侵的微生物。结合近年来果蝇先天性免疫分子机制的研究进展,对其在病原体识别、信号转导途径及效应机制方面进行综述,为深入研究家蚕、蜜蜂等经济昆虫的免疫机制以及提高它们的经济效益提供参考。