Выживаемость пчел, зараженных вирусом деформации крыла, повысил бутират натрия

Медоносные пчелы Apis mellifera — производители ценных продуктов, а также важнейшие опылители сельхозкультур. К 2017 году количество искусственных ульев достигло 90 миллионов. Однако в последние два десятилетия численность популяций как домашних, так и диких пчел сокращалась. Одним из факторов снижения численности стал вирус деформации крыла (ВДК). Известный вредитель пчел клещ варроа может быть как переносчиком, так и инкубатором для размножения этого вируса вируса. Ученые из Национального университета Тайваня показали, что бутират натрия компенсирует негативные эффекты ВДК и снижает смертность среди пчел.

Вирус деформации крыла — РНК вирус, реплицирующийся в мозге и теле пчел. Накопление вируса в третьем и четвертом сегментах тела приводит к нарушениям развития крыльев. Репликация ВДК в грибовидных телах мозга (структурах, ответственных за обучение и память) нарушает проведение сигнала в нейронах. Сильно инфицированные насекомые умирают в течение нескольких дней или не могут летать. Инфекция также ухудшает обучение и память пчел, их способность возвращаться в улей. «Заблудившиеся» пчелы, скорее всего, тоже умрут, в итоге из-за нехватки пищи может вымереть весь улей.

Бутират натрия (NaB), дешевое и безопасное соединение, действует как ингибитор деацетилаз гистонов; подавление их деацитилирования, в свою очередь, повышает экспрессию генов.

Ученые из Тайваня проверили влияние NaB на уровень смертности среди пчел, зараженных ВДК. Половина инфицированных пчел умирала к концу второго дня, и только 10% проживали пять дней. Но когда зараженные пчелы получали сахарную воду с NaB, более 90% насекомых доживали до конца пятого дня. Интересно, что NaB снижал смертность и в контрольной (не зараженной) группе с 30% до 15% на конец пятого дня. Прием NaB также улучшал способности к обучению и запоминанию, как показал тест вытягивания хоботка. (Вытягивание хоботка в ответ на стимуляцию антенн раствором сахара относится к безусловным рефлексам, но у обученного насекомого может запускаться условным стимулом — например, запахом.)

Ожидаемо, NaB увеличивает количество ацетилированных гистонов H3 и H4. Анализ экспрессии генов обнаружил в каждой из четырех групп подопытных пчел (контроль, только NaB, только инфекция ВДК, NaB и ВДК) свой уникальный профиль экспрессии. В сумме инфекция и (или) прием бутирата изменили экспрессию 4320 генов по сравнению с контролем; экспрессия 673 генов изменилась во всех группах. При этом 219 генов, экспрессия которых была повышена в NaB/ВДК группе, супрессированы в ВДК группе. Они задействованы в проведении сигналов, регулировании клеточных процессов и формировании памяти.

Среди этих 219 генов также присутствовали гены, участвующие в процессе гликолиза. Предыдущие исследования показали, что нарушение гликолиза в грибовидных телах препятствует формированию обонятельной памяти у дрозофил. У зараженных пчел существенно снизился уровень ферментов гликолиза, а также уровни АТФ и глутамата — основного нейромедиатора пчел.

Наконец, ученые провели полевое исследование эффектов ВДК и NaB. Четыре улья с генетических схожими королевами соответствовали тем же четырем группам (контроль, NaB, инфекция ВДК, терапия инфекции NaB). Ульи снабдили электронными сенсорами, которые подсчитывали количество пчел, покидающих и прибывающих в улей. На второй день после заражения в ВДК группе отношение прибывающих пчел к покидающим улей составило было почти вдвое меньше, чем в группах NaB и NaB/ВДК. За 30 дней ВДК группа потеряла в полтора раза больше пчел, чем NaB/ВДК-группа. Такие результаты предполагают, что NaB восстанавливает у пчел способность к хомингу, которую нарушает ВДК.

По мнению авторов, включение NaB в диету пчел поможет улучшить их способность противостоять вирусу и поддержит стабильность колоний.