Самки клещей со здоровой микробиотой меньше способствуют распространению риккетсиозов

Клещи видов Amblyomma sculptum и Amblyomma aureolatum являются переносчиками Rickettsia rickettsii, возбудителя пятнистой лихорадки Скалистых гор. Эти виды отличаются по восприимчивости к риккетсиям: A. aureolatum заражаются ими легче, чем A. sculptum. В ранних исследованиях было показано, что заражение риккетсиями клещей A. sculptum повышает экспрессию большего, чем у A. аureolatum, количества связанных с иммунной системой кодирующих последовательностей в средней кишке. При этом в средней кишке A. aureolatum обитает большая популяция бактерий, состоящая преимущественно из представителей рода Francisella, а бактериальное сообщество средней кишки A. sculptum очень мало.

Обычно у членистоногих, питающихся кровью других животных, в средней кишке обитает большое количество микробов, чья численность увеличивается после кровососания. Однако у клещей подобного не наблюдается. При этом яичники самок клещей обильно заселены микробиотой, в которой обычно доминируют наследуемые по материнской линии эндосимбионты. Микробиота слюнных желез клещей — ключевой фактор передачи патогенов позвоночным хозяевам (например, борреллий или риккетсий). Уже показано, что микробиота необходима разным видам клещей для развития и питания личинок, а также поддержания репродуктивной способности имаго. Кроме того, микробиота модулирует иммунную систему и метаболизм клещей, что может как способствовать, так и препятствовать размножению патогенов. 

Международная группа ученых проанализировала микробный состав средней кишки, слюнных желез и яичников взрослых особей А. sculptum и A. aureolatum. Клещи питались на интактных либо инфицированных риккетсиями хозяевах. Бактериальная нагрузка в анализируемых органах у A. sculptum была ниже, чем у A. aureolatum, независимо от того, были ли заражены риккетсиями хозяева, на которых питались клещи. Во всех исследованных органах A. sculptum наблюдались схожие низкие уровни бактерий, как при контакте с R. rickettsii, так и без него. Напротив, у A. aureolatum количество бактерий в разных органах сильно отличалось: в средней кишке их было намного меньше, чем в яичниках и слюнных железах — как у контрольных, так и у контактировавших с риккетсиями клещей (однако при наличии риккетсий количество бактерий было значительно выше, чем в контрольной группе).

Анализ состава микробиоты при помощи секвенирования показал, что у A. aureolatum представители рода Francisella доминируют во всех органах, особенно в яичниках и слюнных железах (предыдущие исследования выявили подобное и у клещей, собранных в полевых условиях). Наибольшее бактериальное разнообразие было выявлено в средней кишке, однако после заражения риккетсиями оно резко снизилось, и риккетсии стали доминирующим таксоном. В меньшей степени такой эффект проявлялся в слюнных железах, тогда как в яичниках изменений почти не наблюдалось. Ученые предположили, что Francisella могут препятствовать колонизации риккетсиями. Интересно, что средняя кишка клеща считается неблагоприятной средой для размножения бактерий, однако относительная численность риккетсий в ней была наиболее высокой.

Чтобы проверить, влияет ли микробиота клеща A. aureolatum на колонизацию риккетсиями, авторы обработали полностью напитавшихся самок тетрациклином или ципрофлоксацином. При обработке самки тетрациклином в отложенных ею яйцах наблюдалось снижение бактериальной нагрузки. Также в них значительно снижались уровни мРНК антимикробных пептидов микроплюзина и лизоцима.

Личинки, полученные от обработанных тетрациклином самок, при питании на зараженных риккетсиями хозяевах заражались в большей степени, чем потомство контрольных самок. Это сопровождалось снижением уровня микроплюзина в яйцах. Эксперименты показали, что рекомбинантный микроплюзин подавляет рост риккетсий при концентрациях выше 25 мкМ, а при 100 мкМ его эффект сопоставим с действием гентамицина. Микроплюзин играет важную роль для защиты клещей от риккетсий, а подавление его синтеза, например, при помощи антибиотиков, повышает восприимчивость потомства к заражению.

Линька у всех личинок началась в одинаковые сроки, однако антибиотик резко снизил ее успешность: потомство обработанных антибиотиком самок значительно реже развивалось до стадии нимфы. Таким образом, тетрациклин не влияет на скорость развития личинок, но значительно снижает их способность к линьке, нарушая переход к следующей стадии жизненного цикла. 

Полученные результаты указывают на многогранность роли микробиоты клеща как в его развитии, так и в способности быть переносчиком инфекционных заболеваний. Направленные вмешательства в нее — потенциальный способ борьбы с клещевыми инфекциями.