Proyectos \ Inmunología Evolutiva

Área de Investigación: Inmunología Evolutiva

Importancia de los parásitos sobre los mecanismos de la memoria inmune innata


Responsables:
M.C. Texca Tatevari Méndez López 1 , Dr. Jorge Contreras Garduño 1 .
Grupo de trabajo:
Dra. Angélica González Hernández2 , Dr. Juan Carlos Torres Guzmán2 , Dra. Katarzyna Wrobel2 , Dr. Kazimierz Wrobel2 .

1 Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
2 Universidad de Guanajuato, Guanajuato, México

Hasta hace poco se pensaba que los vertebrados eran los únicos animales con memoria inmunitaria. Sin embargo, ahora se reconoce que la memoria inmune también ocurre en invertebrados (Kurtz & Franz 2003; Little et al. 2005). Evidencia de esto se ha reportado en ctenóforos, esponjas, nematodos, insectos, crustáceos y moluscos (Kurtz & Franz 2003; Milutinovic & Kurtz 2016; Contreras-Garduño et al. 2016). Ahora se sabe que la memoria inmune innata ocurre dentro y a través de las generaciones (Tate et al. 2015; Milutinovic & Kurtz 2016; Dhinaut 2017), pero aún no conocemos el papel que juegan distintos parásitos sobre el alcance de la memoria innata (Contreras-Garduño et al. 2016; Tate 2016), y los posibles mecanismos relacionados con el ataque de estos parásitos (Contreras-Garduño et al. 2015; Milutinovic & Kurtz 2016). Por ejemplo, no se sabe si la especie de parásito afecta la plasticidad en la expresión de genes y proteínas efectoras del sistema inmune. 

 

En este proyecto se pretende contestar esta pregunta con el escarabajo Tenebrio molitor, ya que se ha documentado la existencia de memoria innata dentro y entre las generaciones (Tate et al. 2015; Castro-Vargas et al. 2016, Dhinaut et al. 2017), y que la memoria es más efectiva contra algunos parásitos y no otros (Dhinaut et al. 2017; Tate et al. 2017) pero no se sabe si los parásitos afectan la plasticidad de los mecanismos de la memoria. Esto no solamente permitirá entender la interacción parásito-hospedero a nivel individual durante la memoria inmune innata, sino también, cómo los parásitos afectan los mecanismos relacionados con la memoria.    


Referencias  


Castro-Vargas, C., Linares, C., López, A., Katarzyna, W., Torres-Guzman, J.C., González, A., Lanz-Mendoza, H., Kazimierz, W. & Contreras-Garduño, J. (2017). Methylation on RNA a potential mechanism related to immune priming within but not across generations. Frontiers in Microbiology. 8.  

Contreras-Garduño, J., Lanz-Mendoza, H., Franco, B., Nava, A., Pedraza-Reyes, M. & Canales-Lazcano, J. (2016). Insect immune priming: ecology and experimental evidences. Ecological Entomology. 41: 351-366.  

Contreras-Garduño, J., Rodriguez, M.C., Hernandez-Martinez, S., Martinez-Barnetche, J., Alvarado-Delgado, A., Izquierdo, J., Herrera-Ortiz, A., Moreno-García, M., Velazquez-Meza, M.E., Valverde, V., Argotte-Ramos, R., Henry-Rodríguez, M. & Lanz-Mendoza, H. (2015). Plasmodium berghei induced priming in Anopheles albimanus independently of bacterial co-infection. Developmental and comparative immunology. 52: 172-181.   

Dhinaut, J., Chonge, M. & Moret, Y. (2017). Immune priming specificity within and across generation reveals the range of pathogens effecting evolution of immunity an insect. Journal of Animal Ecology. 86: 2-16.  

Kurtz, J. & Franz, K., (2003). Evidence for memory in invertebrate immunity. Nature. 425: 37-38. Little, T.J., Hultmark, D. & Read, A.F. (2005). Invertebrate immunity and the limits of mechanistic immunology. Nature immunology. 6: 651. 

Milutinovic B, & Kurtz J. (. Immune memory in invertebratesSeminars in Immunology 28.

Tate, A.T. (2016). The Interaction of Immune Priming with Different Modes of Disease Transmission. Frontiers in Microbiology.7: 1102.

Tate, A.T. & Graham, A.L. (2015). Trans‐generational priming of resistance in wild flour beetles reflects the primed phenotypes of laboratory populations and is inhibited by co‐infection with a common parasite. Functional Ecology. 29: 1059-1069.  

Tate, A.T.,  Andolfatto, P.,  Demuth, J. & Graham, A.L. (2017). The within-host dynamics of infection in trans-generationally primed flour beetles. Molecular Ecology. 26: 3794-3807.

Vilcinskas, A. (2016). The role of epigenetics in host-parasite coevolution: Lessons from the model host insects Galleria mellonella and Tribolium castaneum. Zoology. 119: 273-280.

Mecanismos de infección del nematodo Rhabditis regina y respuesta inmunitaria de sus hospederos


Responsables:
Biól. Victor Trejo Meléndez 1 , Dr. Jorge Contreras Garduño 1 .
Grupo de trabajo:
Dra. Yunuen Tapia Torres1 .

1 Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México

La interacción parásito-hospedero ha derivado en extraordinarias adaptaciones en ambos interactuantes: en el hospedero su sistema inmunitario, y en los parásitos las estrategias para evadir, o incluso “manipular” el sistema inmunitario de su hospedero. Las estrategias de transmisión en los parásitos son muy diversas, y un caso excepcional son los nematodos entomopatógenos (EPNs, siglas en inglés), ya que forman un vínculo mutualista con bacterias. Entre los géneros de nematodos examinados con más detalle se encuentran: Heterorhabditis (Rhabditidae) y Steinernema (Strongyloidoitidae); a su vez, las especies de cada género poseen una asociación mutualista con un género de bacteria: Photorhabdus (Enterobacteriacea) y Xenorhabdus (Enterobacteriacea), respectivamente. Actualmente, se han descrito nuevas especies de nematodos que presentan características entomopatogenas, y revelan que la relación con sus bacterias no es tan específica como en Heterorhabditis y Steinernema  (Zhang et al. 2008; Park 2011; Torres-Barragán et al. 2011; Tambong 2013); y además, se piensa que existen asociaciones temporales con distintos grupos de bacterias, como en el caso de la especie Rhabditis regina (Jiménez-Cortés et al. 2016).


Hasta el momento no se sabe claramente cómo los nematodos entomopatógenos matan a sus hospederos, pero se propone que la larva dauer junto con sus bacterias asociadas interfieren el sistema inmune celular y humoral de los insectos (Castillo et al. 2011). Por ejemplo, la larva dauer de Steinernema glaseri posee una cutícula dotada con proteínas SCP3a, que oculta al invasor de los hemocitos de su hospedero (Wang & Gaugler 1999), la cutícula de S. feltiae tiene la capacidad de atraer componentes encontrados en la hemolinfa que le permiten evitar su encapsulación por los hemocitos melanizados (Mastore & Brivio 2008), reduciendo la actividad de la fenoloxidasa (PO) en la hemolinfa de Galleria mellonella y por ende, la disminución de la respuesta inmunitaria (Brivio et al. 2004). Por último, se ha observado que el nematodo Heterorhabditis bacteriphora secreta una bacteria que genera proteinasas extracelulares que afectan el sistema inmune de su hospedero, inhibiendo la producción de péptidos antimicrobianos, como las cecropinas (Jarosz 1998).   


El presente estudio identificará el mecanismo de infección de Rhabditis regina en su hospedero natural Phyllophaga sp. y las características que posee el nematodo para contrarrestar la respuesta inmunitaria del hospedero, ya que las larvas dauer presentan adaptaciones con las que toleran y “manipulan” las respuestas inmunitarias de sus hospederos. Esto se debe a que en general, las rutas de infección y los mecanismos que desempeñan la larva dauer y las bacterias entomopatógenas para matar a sus hospederos naturales son desconocidas (Jiménez-Cortés et al. 2016).   


Referencias   

Brivio, M. F., Mastore, M. & Moro, M. (2004). The role of Steinernema feltiae body-surface lipids in host–parasite immunological interactions. Molecular and Biochemical Parasitology. 135: 111-121.

Castillo, J. C., Reynolds, S. E. & Eleftherianos, I. (2011). Insect immune responses to nematode parasites. Trends in Parasitology. 27: 537-47. 

Jarosz, J. 1998. Active resistance of entomophagous Rhabditid Heterorhabditis bacteriophora to insect immunity. Parasitology. 117: 201-208.

Jiménez-Cortés, J. G., Canales-Lazcano, J., Lara-Reyes, N., Rosenblueth, M., Martínez-Romero, E. & Contreras-Garduño, J. (2016). Microbiota from Rhabditis regina may alter nematode entomopathogenicity. Parasitology Research. 115: 4153-4165. 

Mastore, M. & Brivio, M. F. (2008). Cuticular surface lipids are responsible for disguise properties of an entomoparasite against host cellular responses. Developmental and Comparative Immunology. 32: 1050-1062.

Tambong, J. T. (2013). Phylogeny of bacteria isolated from Rhabditis sp. (Nematoda) and identification of novel entomopathogenic Serratia marcescens strains. Current Microbiology. 66:138-144. 

Torres-Barragan, A., Suazo, A., Buhler, W. G. & Cardoza, Y. J. (2011). Studies on the entomopathogenicity and bacterial associates of the nematode Oscheius carolinensis. Biological Control. 59: 123-129. 


El papel de la virulencia de los patógenos sobre la memoria inmune innata


Responsables:
Biól. Galia Adame Rivas 1 , Dr. Jorge Contreras Garduño 1 .
Grupo de trabajo:
Dr. Humberto Lanz Mendoza2 , Dra. Angélica González Hernández3 , Dr. Juan Carlos Torres Guzmán3 .

1 Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, Universidad Nacional Autónoma de México
2 Instituto Nacional de Salud Pública
3 Universidad de Guanajuato, Guanajuato, México

Desde etapas tempranas del desarrollo los organismos comienzan una asociación dinámica y compleja con un incalculable número de parásitos que activan una serie de respuestas en el hospedero (barreras inmunitarias y no inmunitarias). Estas respuestas disminuyen o amortiguan los daños que puedan causar los parásitos, pero el daño potencial está dado por el tipo de patógeno y por la virulencia que se expresa durante la interacción. Por tanto, para describir la barrera molecular de defensa contra los parásitos es necesario el punto de vista de la inmunología.  


El paradigma en inmunología era que sólo los vertebrados poseían memoria adaptativa, sin embargo, se sabe que también los invertebrados poseen un sistema inmune innato con memoria (Kurtz & Franz, 2003). Dado que ambos tipos de memoria son distintos a nivel de mecanismos se le nombró “preparación inmunitaria”, “memoria innata” en español e “immune priming” en inglés. La memoria innata se define como la capacidad del sistema innato para generar una respuesta inmune más vigorosa y mejor supervivencia en el segundo encuentro con el mismo patógeno (Rimer et al., 2014; Contreras-Garduño et al., 2016). Este fenómeno fue demostrado por primera vez por Kurtz y Franz en 2003, en el copépodo Macrocyclops albidus, pero hasta el momento se sabe muy poco cómo la virulencia afecta los mecanismos moleculares que regulan esta memoria.   


En este proyecto se utiliza a Tenebrio molitor como modelo de estudio porque se conoce su respuesta inmunitaria general, su duración (Haine et al., 2008; Cerenius et al., 2010; Johnston et al., 2014) y los péptidos antimicrobianos involucrados en la protección contra hongos (Lee et al., 1996; Moon et al., 1994; Chae et al., 2012). Con lo anterior sería interesante saber si T. molitor se defiende mejor contra retos homólogos que heterólogos del hongo Metarhizium anisopliae, y si esta memoria ocurre al utilizar la cepa virulenta del mismo hongo y, qué genes de la respuesta inmunitaria se expresan en ambos casos.   

Referencias 

Cerenius L., Kawabata S.I., Lee B.L., Nonaka M. & Söderhäll K. (2010). Proteolytic cascades and their involvement in invertebrate immunity. Trends in Biochemical Sciences. 35: 575-583. 

Chae J., Kurokawa K., So Y., Hwang H. Ok Kim M., Park J., Jo Y., Lee Y. Seok & Lee, B.L. (2012). Purification and characterization of tenecin 4, a new anti-Gram-negative bacterial peptide, from the beetle Tenebrio molitor. Developmental and comparative immunology. 36: 540-546. 

Contreras-Garduño J., Lanz H., Franco B., Pedraza-Reyes M., Nava A. & Canales-Lazcano, J. (2016). Insect Immune Priming: Ecology and Experimental Evidence. Ecological Entomology. 41: 351-366.   

Haine E. R., Pollitt L. C., Moret Y., Siva-Jothy M. T. & Rolff J. (2008). Temporal patterns in immune responses to a range of microbial insults (Tenebrio molitor). Journal of Insect Physiology. 54: 1090-1097. 

Johnston P.R., Makarova O. & Rolff J. (2014). Inducible defenses stay up late: temporal patterns of immune gene expression in Tenebrio molitor. G3: Genes Genomes Genetics. 4: 947-955. 

Kurtz J. & Franz K. (2003). Innate defense: Evidence for memory in invertebrate immunity. Nature. 425: 37-38.   

Lee Y.J., Chung T.J., Park C.W., Hahn Y., Chung J.H., Lee B.L., Han D.M., Jung Y.H., Kim S. & Lee Y. (1996). Structure and expression of the tenecin 3 gene in Tenebrio molitor. Biochemical, Biophysical Research Communication. 218: 6-11.   

Moon H.J., Lee S.Y., Kurata S., Natori S. & Lee B.L. (1994). Purification and molecular cloning of cDNA for an inducible antibacterial protein from larvae of the coleopteran, Tenebrio molitor. Journal of Biochemistry. 116: 53-58.   

Rimer J., Cohen I. R. & Friedman N. (2014). Do all creatures possess and acquired immune system of some sort? BioEssays. 36: 273-281.