Modulace imunitního systému včely medonosné během jejího vývoje

Markéta KRHUTOVÁ

Bachelor's thesis

Modulation of immune system of honey bees during their development

Abstract:

Pro úspěšné vypořádání se s patogeny využívá hmyz imunitní reakce na buněčné a molekulární úrovni. Imunitní systém hmyzu se skládá z vrozené imunity, do které spadají fyzikální bariéry, buněčná a humorální imunita. Mezi jednotlivými úrovněmi imunity však nelze vymezit přesné hranice. Pro imunitu včel je také významné sociální chování. Fyzikální bariéry představuje kutikula a peritrofická membrána, imunitu buněčnou charakterizují buňky hemocyty, které jsou schopny např. fagocytózy (pohlcení patogenu). Humorální imunita stojí převážně na produkci antimikrobiálních peptidů. Jedná se povětšinou o kationické či amfipatické peptidy schopné interagovat se záporně nabitými membránami patogenů. K produkci peptidů dochází díky signálním drahám, které jsou spuštěny po rozpoznání patogenních částic příslušnými receptory. Jedním z antimikrobiálních peptidů je apidaecin, malý peptid bohatý na prolin. Ten je schopen procházet bakteriální membránou a vázat se na GroEL-GroES komplex, tedy komplex zodpovědný za správné skládání bakteriálních proteinů. Pro stanovení apidaecinu byla použita vysokoúčinná kapalinová chromatografie na reverzní fázi spojená s hmotnostní spektrometrií, při které byla použita ionizace elektrosprejem a analýza kvadrupólem s analyzátorem doby letu (UHPLC-ESI-Q-TOF). Apidaecin byl stanovován v hemolymfě úlových včel odebraných přímo ze včelstev. Dále byla hladina apidaecinu stanovena v jednotlivých tělních částech úlových včel. Hlavy a zadečky pocházely od včel, které byly imunizovány vpichem PBS, hrudě poté ze včel, které byly silně napadeny roztočem kleštíkem včelím. Byl proměřen standard apidaecinu 1B, bylo popsáno jeho chromatografické chování a hmotnostní spektra. Byla stanovena koncentrace apidaecinu ve včelí hemolymfě. Stanovená koncentrace apidaecinu v jednotlivých měsících nevykazovala mezi včelstvy statisticky významné rozdíly. Zároveň bylo stanoveno množství apidaecinu v tělních tkáních, čímž byl prokázán vliv imunizace či napadení roztočem na imunitní systém. Měření prokázala možnost kvantifikovat apidaecin z hemolymfy i tělních tkání.

Abstract:

The insect uses immune responses on cellular and molecular levels to successfully deal with pathogens. Insects' immune system consists of innate immunity, which is composed of physical barriers, and cellular and molecular immunity. However, it is impossible to precisely define boundaries between the various immunity levels. Social behavior is essential for bees' immunity. Physical barriers are represented by cuticle and peritrophic membrane, cellular immunity consists of cells called hemocytes, which are capable of e. g. phagocytosis (ingestion and elimination of pathogen). A significant part of humoral immunity is the production of antimicrobial peptides. Antimicrobial peptides are mostly cationic or amphipathic peptides capable of interacting with negatively charged membranes of pathogens. These peptides are produced due to signalling triggered after recognising of pathogen particles by receptors. One antimicrobial peptide is apidaecin, a small prolin rich peptide which binds to GroEL-GroES bacterial complex, a complex important for the correct folding of bacterial proteins. Reverse-phase high-performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry using electrospray ionisation and quadrupole analysis with a time-of-flight detector (UHPLC-ESI-Q-TOF) was used for apidaecin quantification. Apidaecin was quantified in the hemolymph of hive bees and collected directly from hives. Apidaecin was also quantified in hive bees' tissues. Head and abdomens came from bees immunised with a PBS injection, thoraxes from bees infested with Varroa mite. The apidaecin 1B standard was analysed, its chromatographic behaviour and mass spectra were described. The concentration of apidaecin in bees' hemolymph was quantified. The concentration of apidaecin in individual months did not show statistically significant differences between hives. At the same time, the amount of apidaecin in body tissues was quantified, which proved the effect of immunisation and bee mite infestation on the immune system. Analysis showed the possibility of quantifying apidaecin from both hemolymph and body parts.

Keywords

Včela medonosná, antimikrobiální peptidy, humorální imunita, apidaecin

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jiří Danihlík, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry